In1+xTe化合物的结构及热电性能研究

InTe化合物中In+的孤对电子引发的晶格非谐性振动使得其具有本征极低的热导率,因此被认为是一种具有潜力的中温热电材料.然而,较低的电输运性能使得InTe的热电性能不高.在本工作中,采用熔融、退火结合放电等离子活化烧结工艺制备了一系列In1+xTe(x=0,0.001,0.003,0.005,0.01)单相多晶样品,研究了In含量调控对材料电热输运性能的影响规律.随着温度升高,载流子散射机制由晶界散射占主导向声学支声子散射转变,导致材料发生从半导体到金属的转变.正电子湮没谱和电传输性能测试结果表明,In空位是载流子产生的主要机制,过量In的加入有效抑制了In空位的产生,降低了材料的载流子浓度,提升了材料的Seebeck系数,使In过量样品在测试温区范围内的功率因子有了大幅度提升,其中,In1.005Te样品在585 K下取得最大功率因子0.60 mW·m-1·K-2,比本征InTe样品提高了约40％.此外In过量样品保持了InTe的本征低热导率,In1.01Te样品在773 K下的总热导率为0.46 W·m-1·K-1.由于功率因子的提升和低的热导率,In过量样品在整个温度区间范围内的无量纲热电优值ZT得到了大幅度的提高,其中,In1.003Te样品在750 K下获得最大ZT值为0.71,In1.005Te样品在300-750 K的ZTave为0.39,较本征InTe样品提升了23％.