高压合成的稀土掺杂Ba-Ag-Si与Ba-Au-Si笼状物：结构与电性能研究

本文研究了稀土掺杂的Ba-Ag-Si和Ba-Au-Si基I型笼状物的高压合成及其结构和电性能特性。由董建英和张隆两位作者合作，他们利用高压高温方法成功地制备出Ce掺杂的Ba-Ag-Si和Ba-Au-Si热电材料。研究的重点在于探究Ce和Yb这类稀土元素对材料电性能的影响。 首先，实验中通过X射线衍射(XRD)分析，确认样品主要表现为I型笼状物结构，同时还存在少量的二次相，这有助于理解材料的晶体结构复杂性。作者将样品分为两种相，即灰色相（α相）和白色相（β相）。α相被认为是基体相，而β相则富含Yb或Ce，表明了稀土元素在材料中的分散情况。 对于Yb掺杂的Ba-Ag-Si基样品Yb0.5Ba7.6Ni0.1Ag4.6Si41.3，在707K温度下显示出较高的功率因子，达到0.474 mW/mK²，显示出良好的热电转换性能。相比之下，对于Ba-Au-Si基材料，随着Ce含量的增加，电性能有所改善。当Ce的化学计量比为1.5的样品Ce1.5Ba6.8Ni0.1Au4.9Si41在900K时，功率因子提高到了0.01 mW/mK²，相较于Ce化学计量比为1的样品Ce1Ba7.3Ni0.1Au4.9Si41，性能提升了大约一倍以上。 这项研究的重要性体现在两方面：一是通过高压合成技术制备新型热电材料，这可能开辟了制备高性能热电材料的新途径；二是稀土掺杂对电性能的显著影响，为优化热电材料设计提供了关键参数。此外，研究还涉及了电弧熔炼等合成方法，以及晶格孔洞填充和I型笼状物结构的探讨，这些都为深入理解热电材料的工作原理和性能优化提供了宝贵的数据支持。 该论文不仅在理论上丰富了对I型笼状物热电材料的理解，也为实际应用中寻找高效、轻质的热电材料提供了有价值的参考。它还表明，高校博士学科点专项科研基金的支持对该领域的研究起到了关键的推动作用，进一步强调了基础研究和应用开发的结合对于科技进步的重要性。