銻金屬材料取代錫金屬材料有望形成新合金材料

大劑量銻金屬材料取代錫金屬材料位置，錫金屬材料與銻金屬材料生產(chǎn)體系同樣具有極低的晶格熱導(dǎo)率，銻金屬材料含量為30%的試樣，其室溫晶格熱導(dǎo)率較銻金屬材料含量2%的樣品低73%之多。由于錫金屬材料和銻金屬材料原子尺度類似，質(zhì)量接近，這樣大的晶格熱導(dǎo)率下降難以用合金化產(chǎn)生的質(zhì)量波動和應(yīng)力應(yīng)變波動來解釋。

銻金屬材料多種微結(jié)構(gòu)表征手段結(jié)合聲子輸運(yùn)模型的深入分析則表明，與銻金屬材料合金化硅化鎂材料中的情況不同，Mg2錫金屬材料1-x銻金屬材料x低的晶格熱導(dǎo)率是源于銻金屬材料元素異價合金化所誘發(fā)的鎂空位及大量的間隙團(tuán)簇等多尺度缺陷。另一方面，針對該材料電性能的分析表明，這些多尺度缺陷對材料載流子遷移率的影響相對較小。

因此，銻金屬材料合金化Mg2錫金屬材料材料的zT值相比其摻雜成分實現(xiàn)了50%的提高，在750 K達(dá)到0.9，接近Mg2(Si,錫金屬材料)固溶體的性能水平，但成分更簡單。該研究擴(kuò)充了對材料中異價合金化所誘發(fā)的復(fù)雜多尺度缺陷及其對材料熱電性能影響的認(rèn)識，并為其它材料的熱電性能研究提供了有意義的借鑒。

調(diào)節(jié)體系載流子濃度的作用，而大劑量銻金屬材料元素的加入，由于電價平衡需要，則能誘發(fā)Mg空位，降低電子濃度及高密度位錯，對聲子輸運(yùn)產(chǎn)生了額外的散射，從而實現(xiàn)材料晶格熱導(dǎo)率的大幅度降低。然而，硅化鎂類似物中銻金屬材料的合金化所產(chǎn)生的多尺度缺陷對電性能的惡化亦不容忽視，以至于整體熱電性能并未得到有效提升。但異價合金化這一改性手段在其它同類合金材料。