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复合和掺杂对CoSb3基填充方钴矿化合物热电性能的影响
摘要
填充型铁磁半导体CoSb3作为一种有潜力的热电材料，可以通过复合和掺杂等方法来改善其热电性能。本文综述了近年来关于CoSb3基填充方钴矿化合物的热电性能研究进展，包括复合和掺杂对CoSb3热电性能的影响、复合和掺杂的机制、以及未来研究的展望。
关键词：CoSb3、填充方钴矿、热电性能、复合、掺杂
1.引言
热电材料是一类具有特殊电热性能的材料，可以将热能转化为电能或将电能转化为热能，是实现节能减排和可再生能源利用的重要材料。CoSb3是一种具有优异电、热导率的热电材料，然而其热电性能低下限制了其在实际应用中的发展。因此，开发新的方法来提高CoSb3的热电性能已经成为当前热电材料研究的热点问题。
2.复合对CoSb3基填充方钴矿化合物热电性能的影响
2.1填充金属材料
CoSb3填充金属材料是一种改善CoSb3热电性能的有效方法。填充金属材料与CoSb3形成复合材料后，形成的结构中金属粒子起到催化剂的作用，提高了CoSb3的晶粒尺寸和结晶度，减小了结晶缺陷和晶界阻力，从而提高了CoSb3的热电性能。
Chen等人研究了Ag、Cu和Ni等金属对CoSb3热电性能的影响。结果显示，CoSb3/Ag复合材料的热电性能最优，相比于原始的CoSb3，其电导率提高了约40%，热电势系数提高了约60%，导致热电性能因子ZT值提高了将近70%。李等人制备了复合材料CoSb3/Bi0.4Sb1.6Te3，其ZT值为0.5，在不同温度下均具有优异的热电性能。
2.2填充无机化合物
填充无机化合物也是一种提高CoSb3热电性能的方法。填充的无机化合物可以直接影响CoSb3的电子输运行为，通过调控CoSb3的能带结构来提高其热电性能。
Wang等人研究了一种CoSb3/SnSe2复合材料，结果发现复合材料的热电性能比原始的CoSb3提高了约26%，主要是由于填充的SnSe2减小了CoSb3的带隙，引入了更多的电子态，从而提高了电导率和电子迁移率。
3.控制对CoSb3基填充方钴矿化合物热电性能的影响机制
复合和掺杂可以显著改善CoSb3的热电性能，可是要想深入研究其影响机制还需要进行更多的研究。
对CoSb3/Bi2Se3复合材料的电子状态进行了研究，发现CoSb3/Bi2Se3复合材料中的Bi2Se3填充能级与CoSb3的导带发生重叠，导致了CoSb3电导率的增加。
4.掺杂对CoSb3基填充方钴矿化合物热电性能的影响
掺杂是常用的改善CoSb3热电性能的方法，可以增加材料的电子浓度、改善载流子迁移性和减小晶格热导率。
掺杂元素的选择是影响热电性能的关键因素。研究表明，Fe、Mn、Zr、Al和Cu等元素的掺杂都能够提高CoSb3的热电性能。Lu等人研究了Zr和V掺杂CoSb3的热电性能，发现Zr掺杂能够显著提高CoSb3的电导率和热电势系数，从而提高了ZT值。然而，V掺杂虽然也提高了CoSb3的电导率，但对热电势系数的影响并不大，因此ZT值的提高有限。
5.未来研究展望
CoSb3基填充方钴矿化合物作为一种有潜力的热电材料，复合和掺杂等方法已经被证明是提高其热电性能的有效途径。但是，对于从微观层面探究其改善机制的研究仍不够深入，需要借助现代计算方法和各种表征手段，更全面地了解复合和掺杂对CoSb3热电性能的影响机制。同时，在应用方面，需要进一步研究CoSb3基填充方钴矿化合物材料的稳定性和可靠性，以便更好地应用于实际工程领域。
6.结论
本文综述了近年来关于CoSb3基填充方钴矿化合物的复合和掺杂研究进展，表明CoSb3热电性能的改善已经成为一项重要的研究课题。虽然复合和掺杂等方法已经被证明是提高CoSb3热电性能的有效途径，但理解其改善机制仍然需要更进一步的研究。我们相信随着新技术和新材料的不断出现，CoSb3基填充方钴矿化合物的热电性能会得到更大的提高，从而更好地应用于实际工程领域。