基于 Jonker 与 Ioffe 公式预测 Al 掺杂 ZnO 三角形微晶体系含石墨时可实现的最大功率系数
材料科学
2024-09-20 v2
摘要
在热电材料中，硒化物和碲化物是高效系统的标杆。然而，对于高温应用 (>700 K)，必须依赖硅化物和氧化物，因为它们具有卓越的热稳定性。ZnO 是热电领域的前几种氧化物之一。Al 掺杂 ZnO 已被证明是其高温热电应用的优选材料。然而，高晶界电阻限制了该氧化物效率的进一步提升。Band-engineering 和 band-modification 是降低晶界电阻的成功方法。将石墨及其基质材料添加到晶界处可实现此目的。本文将石墨粉末按不同比例掺入 Al 掺杂 ZnO 三角形微晶体中。对所制备材料进行表征，以确认其形成并探讨界面特性、形貌等。测量了这些材料的热电参数，包括电导率、塞贝克系数和热导率。由于制备方法的差异，导致孔隙率、缺陷性质和密度等因素变化，热电效率 zT 的理论计算值常与实际实验结果存在差异。本文通过 Jonker 与 Ioffe 分析，对该样品组测得的热电参数估算可实现的最大功率系数 (PFmax)，并据此识别合适的材料配方以实现该值。随后，结合测量参数计算出热电效率 (zT)。此外，本文还探讨了在制备的未掺杂 ZnO 石墨复合材料的高温范围 (625 K - 1000 K) 观察到的热导率骤降现象。
关键词
引用
@article{arxiv.2409.09728,
title = {Predicting the Realizable Maximum Power Factor using the Jonker and Ioffe formulation: Al-doped ZnO Triangular Microcrystals with Graphite Inclusion Case Study},
author = {Soumya Biswas and Keshav Dabral and Saptak Majumder and Rajasekar Parasuraman and Aditya S. Dutt and Vinayak B. Kamble},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.09728},
year = {2024}
}