高性能I-型Ge基笼合物热电传输特性研究

围绕任务书中的研究任务，在该项目中首先通过第一性原理系统计算了Yb、Sr、Ba填充的I-型Ge基笼合物的电子结构。其次从理论上计算了Sr填充I型Ge基笼合物Sr8Ga16Ge30-xSnx 的电子结构，从理论上获得了制备Sr填充I型Ge基笼合物Sr8Ga16Ge30-xSnx的可能性及不同框架原子比对其结构和电子结构的影响规律。在上述理论结果的指导下制备了不同框架元素比的Sr8Ga16Ge30-xSnx I-型Ge基单晶和多晶笼合物，并对其Raman散射特及热电传输特性进行研究。所制备Sr8Ga16Ge30-xSnx的最大ZT值在750K处为1.06。用熔融法合成了In掺杂p型Ge基笼合物，通过XPS和Raman散射等手段研究了In的掺杂对Ba8Ga16Ge30结构及电传输特性的影响。最后制备了Al掺杂和Cu掺杂的VIII型Sn基单晶笼合物，并对其热电传输特性进行了系统研究，所制备的Al掺杂和Cu掺杂的VIII型Sn基单晶笼合物的最大ZT值在540K附近分别为1.2和1.35。本项目较好地完成了任务书中的研究内容。