Fe/Bi_0.5Sb_1.5Te₃热电元件高温稳定性研究（英文）

王旭^1,2，顾明¹，廖锦城¹，宋庆峰¹，史迅¹，柏胜强¹，陈立东^1,2

1. 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室2. 中国科学院大学材料科学与光电技术学院

摘 要：热电元件的界面高温稳定性是决定热电器件服役性能和应用前景的重要因素,而阻挡层和热电材料之间的界面扩散和界面电阻则是评价热电元件高温稳定性的主要标准。为了进一步提升P型碲化铋热电器件的界面稳定性,本研究采用高通量筛选的方法选定适用于P型碲化铋的Fe阻挡层材料。通过一步烧结的方法制备了Fe/P-BT的热电元件,并系统研究了高温加速老化实验下的Fe/P-BT的界面微观结构的演变和界面电阻率的稳定性。在老化过程中, Fe/P-BT的界面连接良好且Fe-Sb-Te的三元扩散层的成分基本不变。扩散层厚度与时间的平方根成线性关系,生长激活能为199.6 kJ/mol。Fe/P-BT的界面电阻率较小且随着老化时间延长缓慢增大,在350℃老化16 d后仍然低于10μ?·cm²。基于界面扩散动力学的寿命预测表明Fe可以用作Bi_0.5Sb_1.5Te₃热电元件的阻挡层材料。

关键词：热电元件;碲化铋;阻挡层;界面扩散;界面电阻率;