两步反应烧结制备 Sm 掺杂 BiCuSeO 氧硒化物的热电性能

在层状含氧化合物中，BiCuSeO 因其本征低导热系数和良好热稳定性而成为热电应用最有前景的候选材料之一。然而，原始 BiCuSeO 较差的电导率制约了其潜力。通过 Bi 位单掺杂进一步提升热电性能主要受限载流子迁移率的急剧下降。因此，双掺杂或变价元素掺杂等新策略似乎大有可为。同时，开发快速且可规模化的合成路线对热电材料的工业规模制备至关重要。故此，本文采用简单且可规模化的反应烧结工艺合成了 Bi$_{1-x}$Sm$_{x}$CuSeO 样品（0 $\leq$ $x$ $\leq$ 0.08）。作为对比，也通过常规固相法获得了 Bi$_{1-x}$Sm$_{x}$CuSeO 氧硒化物。我们的结果强调，在 873 K 下，Sm 替代 Bi 使两系列的电导率提升 1.5–2 倍，并使 Seebeck 系数降低约 1.4 倍。总体而言，考虑到掺杂后晶格热导率升高且功率因子未优化，品质因数 $zT$ 随掺杂而降低。