Nâng cao hệ số công suất nhiệt điện của vật liệu bán dẫn loại p Mg3Sb2 thông qua đồng pha tạp hai nguyên tố Si và Fe

Các tác giả

  • Mạc Trung Kiên
    Trường Đại học Phenikaa, Yên Nghĩa, Hà Đông, Hà Nội Viện nghiên cứu và công nghệ Phenikaa, Yên Nghĩa, Hà Đông, Hà Nội, VN
  • Tạ Thị Thu
    Trường Đại học Phenikaa, Yên Nghĩa, Hà Đông, Hà Nội Viện nghiên cứu và công nghệ Phenikaa, Yên Nghĩa, Hà Đông, Hà Nội, VN
  • Nguyễn Hữu Tuân
    Trường Đại học Phenikaa, Yên Nghĩa, Hà Đông, Hà Nội Viện nghiên cứu và công nghệ Phenikaa, Yên Nghĩa, Hà Đông, Hà Nội, VN
  • Trần Đăng Thành
    Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và công nghệ Việt Nam, Hà Nội, VN
  • Dương Anh Tuấn
    Trường Đại học Phenikaa, Yên Nghĩa, Hà Đông, Hà Nội Viện nghiên cứu và công nghệ Phenikaa, Yên Nghĩa, Hà Đông, Hà Nội, VN

DOI:

10.46223/HCMCOUJS.tech.vi.17.2.2290.2022

Từ khóa:

bán dẫn; đồng pha tạp; Mg3Sb2; vật liệu nhiệt điện

Tóm tắt

Hợp chất Zinlt Mg3Sb2 được biết đến là bán dẫn loại p vùng cấm hẹp và được coi là vật liệu nhiệt điện mang những tính chất đầy hứa hẹn vì các nguyên tố không độc hại, thân thiện với môi trường và giá thành thấp. Trong nghiên cứu này, các hợp chất Mg3Sb2 pha tạp Si và đồng pha tạp Fe và Si được chế tạo thành công bằng phương pháp phản ứng pha rắn (kết hợp của nghiền bi năng lượng cao, ép nóng và nung thêu kết). Ảnh hưởng của việc pha tạp Si và đồng pha tạp Fe, Si vào Mg3Sb2 được khảo sát trong khoảng nhiệt độ từ 300 đến 673K. Các pha tạp chất xuất hiện trong các mẫu pha tạp được quan sát và phân tích thông qua phép đo nhiễu xạ tia X (XRD) và ảnh FE-SEM. Kết quả phân tích tính chất nhiệt điện cho thấy độ dẫn điện trong mẫu pha tạp Si được cải thiện gấp 02 lần trong khi mẫu đồng pha tạp Fe, Si, hệ số Seebeck được tăng cường đáng kể so với mẫu Mg3Sb2 không pha tạp. Giá trị hệ số công suất cao nhất cho mẫu Mg3Sb1.4Fe0.5Si0.1 đạt 1.8 μWcm-1K-2 ở 673K, gấp 2.2 lần so với mẫu không pha tạp.Hợp chất Zinlt Mg3Sb2 được biết đến là bán dẫn loại p vùng cấm hẹp và được coi là vật liệu nhiệt điện mang những tính chất đầy hứa hẹn vì các nguyên tố không độc hại, thân thiện với môi trường và giá thành thấp. Trong nghiên cứu này, các hợp chất Mg3Sb2 pha tạp Si và đồng pha tạp Fe và Si được chế tạo thành công bằng phương pháp phản ứng pha rắn (kết hợp của nghiền bi năng lượng cao, ép nóng và nung thêu kết). Ảnh hưởng của việc pha tạp Si và đồng pha tạp Fe, Si vào Mg3Sb2 được khảo sát trong khoảng nhiệt độ từ 300 đến 673K. Các pha tạp chất xuất hiện trong các mẫu pha tạp được quan sát và phân tích thông qua phép đo nhiễu xạ tia X (XRD) và ảnh FE-SEM. Kết quả phân tích tính chất nhiệt điện cho thấy độ dẫn điện trong mẫu pha tạp Si được cải thiện gấp 02 lần trong khi mẫu đồng pha tạp Fe, Si, hệ số Seebeck được tăng cường đáng kể so với mẫu Mg3Sb2 không pha tạp. Giá trị hệ số công suất cao nhất cho mẫu Mg3Sb1.4Fe0.5Si0.1 đạt 1.8 μWcm-1K-2 ở 673K, gấp 2.2 lần so với mẫu không pha tạp.

Tải xuống

Dữ liệu tải xuống chưa có sẵn.

Tài liệu tham khảo

Caylor, J. C., Coonley, K., Stuart, J., Colpitts, T., & Venkatasubramanian, R. (2005). Enhanced thermoelectric performance in PbTe-based superlattice structures from reduction of lattice thermal conductivity. Apply Physics Letter, 87(2), 1-4. doi:10.1063/1.1992662

Champier, D. (2017). Thermoelectric generators : A review of applications. Energy Conversion and Management, 140, 167-181. doi:10.1016/j.enconman.2017.02.070

Chang, C., Wu, M., He, D., Pei, Y., Wu, C. F., Wu, X., … Zhao, L. D. (2018). 3D charge and 2D phonon transports leading to high out-of-plane ZT in n-type SnSe crystals. Science, 360(6390), 778-783. doi:10.1126/science.aaq1479

Duong, T. A., Nguyen, Q. V., Duvjir, G., Duong, T. V., Kwon, S., Song, J. Y., … Cho, S. (2016). Achieving ZT=2.2 with Bi-doped n-type SnSe single crystals. Nature Communications, 7, 1-6. doi:10.1038/ncomms13713

Fu, C., Bai, S., Liu, Y., Tang, Y., Chen, L., Zhao, X., & Zhu, T. (2015). Realizing high figure of merit in heavy-band p-type half-Heusler thermoelectric materials. Nature Communications, 6, 1-7. doi:10.1038/ncomms9144

Tải xuống

Ngày nộp: 12-05-2022
Ngày duyệt đăng: 18-05-2022
Ngày xuất bản: 16-09-2022

Thống kê truy cập

Trang tóm tắt: 347
PDF: 234

Cách trích dẫn

Kiên, M. T., Thu, T. T., Tuân, N. H., Thành, T. Đăng, & Tuấn, D. A. (2022). Nâng cao hệ số công suất nhiệt điện của vật liệu bán dẫn loại p Mg3Sb2 thông qua đồng pha tạp hai nguyên tố Si và Fe. TẠP CHÍ KHOA HỌC ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ, 17(2), 104–111. https://doi.org/10.46223/HCMCOUJS.tech.vi.17.2.2290.2022