含鍺之新穎熱電材料的合成與分析

Abstract

本篇論文合成三種新的化合物。GeSb2Se3為第一個Ge-Sb-Se三元系統中，具有結晶性的化合物，用Ge、Sb和Se元素在550℃下合成新化合物GeSb2Se3。此晶體之空間群Aba2，晶胞常數為a = 27.236(2) Å、b = 11.072(7) Å、c = 4.111(2) Å，V = 1239.8(1) Å3，Z = 8，晶系屬於orthohombic，R1 /wR2 = 0.0450/0.0869，GOF=1.174。GeSb2Se3的結構由 兩種區塊所組成。 區塊類似Sb2Se3的結構， 為Sb-Sb Z字形的鏈狀鍵結再加上Se的分支。理論計算所得之DOS與BAND圖，顯示此化合物具有狹窄能隙的半導體，且為間接能隙。熱電性質方面，在室溫300K時的電導係數數值約在28.82Ω-1cm-1，Seebeck數值約在-395μV/K，是屬於N型半導體。室溫下的 power factor為4.5μW/cmK2。 另一個含鍺和銻的新四元化合物是Sr3GeSb2Se8和其衍生物Sr3SnSb2S8。Sr3GeSb2Se8之空間群Pnma，晶胞常數為a = 12.633(4) Å、b = 4.3006(1) Å、c =28.693(7) Å，V = 1558.8(8) Å3，Z =4，晶系屬於orthohombic，R1 /wR2 = 0.0515/0.1235，GOF=1.077。Sr3SnSb2S8之空間群Pnma，晶胞常數為a =12.037(2) Å、b = 27.785(5) Å、c = 4.2026(8) Å，V = 1405.5(5) Å3，Z =4，晶系屬於orthohombic，R1 /wR2 = 0.0561/0.1186，GOF=1.011。Sr3GeSb2Se8是一個嶄新的結構，同時具有四面體的 (M=Sn，Ge)和共邊雙四角錐的 ，並且被鍶元素所區隔開來。