难熔金属钼复合协同提升 n 型 PbTe 热电性能与热稳定性

《Scripta Materialia》：Refractory Metal Mo Compounding for Synergistic Improvement of Thermoelectric Performance and Thermal Stability in n-Type PbTe

　　

摘要

对于基于 PbTe 的材料来说，在长时间高温暴露下保持热电性能仍然是一个挑战。在这里，我们通过一种简单的复合加工路线，掺入难熔 Mo 颗粒，提高了 n 型 PbTe_0.96I_0.04 的热老化稳定性。电子显微镜显示，离散的富 Mo 颗粒优先位于晶界处或附近，较小的一部分出现在晶粒内部。在 773 K 下退火 144 小时后，无 Mo 基体表现出明显的晶粒粗化，而 0.5 wt% Mo 复合材料显示出少得多的微观结构演变。这些观察结果与 Mo 颗粒对限制晶界迁移的贡献是一致的。Mo 的添加也适度提高了初始热电性能，在 773 K 时产生的峰值 ZT 为 1.37，比 PbTe_0.96I_0.04 高出约 7%。更重要的是，退火后，0.5 wt% Mo 复合材料在 300–773 K 范围内保留了其初始平均 ZT 的 94%，而无 Mo 材料仅为 78%。因此，掺入离散的难熔颗粒为在长时间热暴露下提高 n 型 PbTe 的材料级性能稳定性提供了一条有效途径。

章节摘要

作者贡献

H. J. Wu 监督了该项目。J. D. Wang, Y. H. Zhang 和 H. J. Wu 构思并设计了这项工作，并撰写了手稿。J. D. Wang 进行了调查、实验和数据分析，并准备了图表。Y. Chen 和 T. L. Xie 对实验做出了贡献。G. Y. Peng 进行了像差校正 STEM 分析，Y. H. Zhang 进行了后续分析。Y. Zhang 和 K. J. Zhou 进行了 SEM 分析，J. D. Wang 进行了后续分析。L. Chen, F. M. Cai, M. H. Yang 和 Y. X. Yang

CRediT 作者贡献声明

王建国：撰写 – 原稿，验证，方法论，调查，形式分析，数据整理，概念化。张一华：撰写 – 审查与编辑，方法论，形式分析，数据整理，概念化。彭宇阳：验证，调查，形式分析。陈勇：数据整理。周康金：方法论，调查，形式分析。谢天乐：调查。杨宇轩：方法论。陈路：数据整理。杨明华：调查。张阳：

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的竞争财务利益或个人关系，这些可能会影响本论文报告的工作。

致谢

这项工作得到了 国家自然科学基金（52472250 和 524B2008）的支持。作者们感谢 西安交通大学仪器分析中心 的强力支持。

王建国 | 张一华 | 彭宇阳 | 陈勇 | 周康金 | 谢天乐 | 杨宇轩 | 陈路 | 杨明华 | 张阳 | 赵志浩 | 宋通 | 张超良 | 王昆 | 郭玉山 | 曹志 | 蔡发名 | 孙军 | 丁向东 | 吴海俊