Ba8Ga16Ge30 笼合物的纳米结构化
材料科学
2011-11-15 v1
摘要
本文报道了对块体纳米结构化 Ba8Ga16Ge30 clathrate-I 的首次热电性能测量。我们开发了一条溶胶-凝胶-煅烧路线用于制备非晶纳米级前驱体氧化物。随后对氧化物的还原实现了结晶纳米级 Ba8Ga16Ge30 clathrate-I 的定量产率。TEM 研究表明，该笼合物纳米颗粒保持了前驱体氧化物的尺寸与形貌。这些笼合物纳米颗粒主要由薄片（约 300 nm x 300 nm x 50 nm）和少量纳米球（直径约 10 nm）组成。SAED 图样证实了两种形貌均属于 clathrate-I 结构类型。该粉末通过放电等离子烧结（SPS）压实以获得块体纳米结构材料。在低密度样品（X射线密度的 53%）上测得的 Seebeck 系数 S 在 375 °C 时达到 -145 μV/K。由于样品的高电阻率（比块体材料高两个数量级）及低样品密度，ZT 值相当低（0.02）。S 的温度依赖性趋势与在恒定散射近似下由电子结构计算和半经典 Boltzmann 输运理论得到的数值相一致。在高密度样品（X射线密度的 93%）上测得的总热导率（1.61 W/mK）相较于块体材料（2.1 W/mK）降低了 20-25%。由于裂纹的存在，无法进一步对样品进行成型以进行 Seebeck 系数和电导率测量。改进压制工具设计、样品装填及施加压力的曲线将提高样品的机械稳定性。这些研究目前正在进行中。
引用
@article{arxiv.1111.3233,
title = {Nanostructuring of Ba8Ga16Ge30 clathrates},
author = {Vicente Pachecoa and Raul Cardoso--Gil and Deepa Kasinathan and Helge Rosner and Maik Wagner and Lorenzo Tepech--Carrillo and Wilder Carrillo--Cabrera and Katrin Meier and Yuri Grin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1111.3233},
year = {2011}
}
备注
21 pages, 10 figures