Pb含量與熱處理對AgPb18+xSbTe20合金熱電性質影響之探討

Effect of Pb Content and Heat Treatment On Thermoelectric Properties of AgPb18+xSbTe20 Alloys

許崇銘(Chung-ming Hsu)

指導教授 ： 李勝隆

國立中央大學/工學院/材料科學與工程研究所/碩士(2012年)

摘要

碲化鉛(Lead Telluride, PbTe)為常見的中溫型熱電材料，具有優良的化學穩定性、高載子濃度與低熱傳導係數等優點，經不同摻雜物的添加可使其顯現n型或p型的傳輸性質，而摻雜Ag、Sb後形成之四元合金，稱為LAST (Lead, Antimony, Silver, Tellurium)合金，高ZT值為其最大特點。
本研究利用真空熔煉法結合熱壓燒結(450℃,1hr)製備AgPb18+xSbTe20 (x=0, 2, 4)，分別對其成分、微結構與熱電性質(載子特性、導電度及Seebeck係數)進行分析，探討Pb含量以及熱處理對LAST合金性質之影響。研究發現在量測溫度範圍內(室溫至427 ℃)，所有合金均呈現n型半導體之傳輸行為。另外，提高Pb含量可增加載子濃度，使導電度提升，但遷移率並未隨Pb含量持續增加，而經熱處理之合金遷移率可獲得改善，且整體溫度範圍內之功率因子(Power factor)皆有所提升。本研究所得最佳功率因子出現在熔煉後經熱處理再施以熱壓燒結之AgPb20SbTe20 與AgPb22SbTe20，於427℃時皆可達約1.7×10-3 W/m•K2 。

關鍵字

熱處理 ； Pb含量 ； LAST ； 熱電材料

並列摘要

PbTe　is　a　moderate-temperature　thermoelectric,　co-doping　of　Ag　and　Sb　in　PbTe　(Lead,　Antimony,　Silver　and　Tellurium,　LAST)　has　caused　great　interest　in　recent　years　due　to　its　high　ZT　value.
　　AgPb18+xSbTe20　(x=0, 2, 4)　were　fabricated　by　the　combination　process　of　melting　and　hot　pressing　methods.　The　influences　of　Pb　content　and　heat　treatment　on　the　thermoelectric　performance,　including　electrical　conductivity　and　Seebeck　coefficient,　were　investigated　in　this　work.　For　all　of　samples,　the　electrical　conductivity　and　the　Seebeck　coefficient　exhibited　the　typical　n-type　semiconductor　behavior　in　the　temperature　ranges　from　room　temperature　to　427 ℃.　Higher　Pb　content　increases　electrical　conductivity,　but　mobility　decreases　at　highest　Pb　content　(x=4).　Furthermore,　after　heat treatment for as-cast alloys at 800 ℃ for 10 hours, the　sintered　sample　show　better　mobility,　which　resulted　in　higher　power　factor　in　all　temperatures　compared　to　non　heat　treatment　ones.　According　to　the　results,　for　AgPb20SbTe20　and　AgPb22SbTe20　which　were　hot　pressed　after　heat　treatment,　has　maximum　power　factor　about　1.7×10-3　W/m•K2　at　427　℃.

並列關鍵字

LAST ； melting ； heat treatment ； thermoelectrics

參考文獻

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