n型SnS热电材料的制备与性能研究

SnS由低毒、廉价、高丰度的元素组成,在热电研究领域受到广泛关注.采用机械合金化(MA)结合放电等离子烧结(SPS)工艺制备了n型SnS1-xClx(x=0,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06)多晶块体热电样品,并研究了Cl-掺杂量对SnS物相、微观结构以及电热输运性能的影响.结果表明:Cl-的引入会提高电子浓度,使SnS由本征p型转变为n型半导体.随着Cl-掺杂量的增加,n型SnS半导体室温下的霍尔载流子浓度从6.31×1014 cm-3(x=0.03)增加到7.27×1015 cm-3(x=0.06).x=0.05样品在823 K取得最大的电导率为408 S·m-1,同时具有较高的泽贝克系数为-553μV.K-1,使其获得最大功率因子为1.2μW·cm-1·K-2.Cl-的掺入会引入点缺陷,散射声子,使晶格热导率κlat由0.67 W·m-1·K-1(x=0)降至0.5 W·m-1·K-1(x=0.02).x=0.04样品在823 K获得了最大ZT为0.17,相比于x=0样品(ZT～0.1)提高了70％.