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Bi/Sb原子置换位置对Mg2Si0.375Sn0.625合金电子传输性能的影响
文献摘要：
中温区Mg2(Si,Sn)基热电材料因其廉价、无毒无害等优点极具发展潜力.其中,三元Mg2Si1-xSnx合金的电子传输性能须通过元素掺杂来进行优化,最常见的掺杂元素Bi和Sb均可以对载流子浓度、迁移率和有效质量等传输性能参数进行调节,而不同的原子置换位置会对合金的电子传输特性产生较大的影响.因此,本文采用第一性原理计算的方法,对Sb,Bi元素分别置换Si,Sn位置的缺陷形成能进行了分析,结合能带结构和态密度的变化分析其对载流子传输性能参数的影响.通过甩带快速凝固方法制备了Bi,Sb掺杂Mg2Si1-xSnx晶体,结合求解Boltzmann方程对电子传输性能的预测结果进行对比分析.结果表明,Bi,Sb原子均更加倾向于取代Si位,Sb原子的取代具有更低的形成能.与Bi元素相比,相同成分的Sb掺杂下载流子浓度较低,但可以提供更大的载流子有效质量,因此可以获得更高的Seebeck系数和功率因子,最高值可达-228 μV/K和4.49 mW/(m·K2),而Bi掺杂可以提供更高的电导率.本研究结果可以为掺杂优化Mg2(Si,Sn)基合金的热电性能提供理论参考.
文献关键词：
第一性原理计算;原子置换位置;电子传输性能;快速凝固
中图分类号：
作者姓名：
李鑫;谢辉;张亚龙;马莹;张军涛;苏恒杰
作者机构：
西安航空学院材料工程学院,西安 710077
文献出处：
引用格式：
[1]李鑫;谢辉;张亚龙;马莹;张军涛;苏恒杰-.Bi/Sb原子置换位置对Mg2Si0.375Sn0.625合金电子传输性能的影响)[J].物理学报,2022(24):427-436
A类：
原子置换位置,Mg2Si0,375Sn0,Mg2Si1
B类：
Bi,Sb,电子传输性能,温区,热电材料,廉价,无毒,无害,xSnx,元素掺杂,掺杂元素,载流子浓度,迁移率,有效质量,性能参数,传输特性,第一性原理计算,缺陷形成能,结合能,能带结构,态密度,变化分析,甩带,快速凝固,Boltzmann,同成分,下载,Seebeck,功率因子,最高值,mW,K2,电导率,掺杂优化,基合金,热电性能
AB值：
0.273935
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