摘要: MnTe是一种潜在的中温p型热电材料。它具有热导率较低，原料成本低、环境友好等优点。目前其热电性能仍较低，尚不能与一些高性能的n型中温热电材料相匹配。为提高其热电性能、促进其在中温区温差发电领域中的应用，本论文主要通过掺杂调控材料成分、... 展开 MnTe是一种潜在的中温p型热电材料。它具有热导率较低，原料成本低、环境友好等优点。目前其热电性能仍较低，尚不能与一些高性能的n型中温热电材料相匹配。为提高其热电性能、促进其在中温区温差发电领域中的应用，本论文主要通过掺杂调控材料成分、引入点缺陷以调控其电、热输运性能，最终提高MnTe基块体材料的综合热电性能。 采用真空熔炼-淬火结合热压烧结的方法制备了MnTe基块体材料。通过XRD、FESEM、TEM等测试手段分析表征了样品的物相组成及微结构；利用显微硬度测试研究材料的机械性能；通过霍尔系数测试研究样品的载流子浓度和迁移率，采用Namicro热电测试系统及激光热导仪测试研究材料的热电性能。在此基础上，得出了以下主要研究结果： 系统地研究了不同含量Cu掺杂对MnTe热电性能的影响。结果表明，Cu掺杂降低了MnTe基热电材料的带隙，使得空穴浓度显著提高，电性能得到有效地改善。同时，Cu掺杂引入大量点缺陷，引起了原子质量和应力场扰动，进而加强对载热声子的散射，降低晶格热导率。因此其ZT值得到了提高。其中Mn0.925Cu0.075Te试样的ZT值在773K时达到0.55，相比于MnTe基体的0.4提高了近35%。 以Na2S化合物作为掺杂对象，系统地研究了阴阳离子双掺杂对MnTe基材热电性能的影响。一方面，Na进入到Mn的位置形成类受主点缺陷Na--Mn，有效增大了材料的空穴浓度，电阻率显著降低，其功率因子在整个温度范围都有较大程度的提高；另一方面，阴阳离子双掺杂形成大量的点缺陷增强对声子的散射，降低材料的晶格热导率。所以其ZT值在整个温度范围内得到明显地提升，其中Na2S掺入量为0.5at%的试样的ZT值在873K时达到峰值为1.1，与无添加的MnTe基体材料相比，ZT值提高了约57%。值得注意的是，掺杂0.5at%Na2S的试样在300~873K范围内的平均ZT值为0.52，相比于无添加的MnTe的平均ZT值（0.18）提高了190%。 选取热电性能最好的MnTe+0.5at%Na2S试样为研究对象，研究了其机械性能和热稳定性。结果表明：该试样的显微硬度（Hv=122）明显高于无添加的MnTe基体材料（Hv=100）；经过在873K、100小时退火后，该试样的功率因子在整个测试温度区间与没有退火的样品都很接近。可见，0.5at%Na2S掺杂的试样不仅有较高的ZT值，同时还具有较好的机械性能和热稳定性。 收起