3
SPIS TREŚCI
SPIS TREŚCI ... 3
WYKAZ NAJWAŻNIEJSZYCH OZNACZEŃ ... 6
I WSTĘP ... 8
II CZĘŚĆ LITERATUROWA ... 12
1 Optymalizacja właściwości transportowych materiałów termoelektrycznych ... 12
1.1 Sprawność modelowego generatora termoelektrycznego a parametr ZT ... 12
1.2 Współczynnik Seebecka, przewodnictwo elektryczne i cieplne ... 15
1.3 Parametry transportowe materiałów termoelektrycznych na gruncie termodynamiki nierównowagowej ... 20
2 Charakterystyka właściwości strukturalnych i fizykochemicznych niedomieszkowanego Mg2Si ... 23
2.1 Struktura krystaliczna i wiązania chemiczne ... 23
2.2 Struktura pasmowa Mg2Si ... 25
2.3 Defekty struktury krystalicznej ... 29
2.4 Właściwości fizykochemiczne... 34
3 Metody syntezy Mg2Si... 38
3.1 Wprowadzenie ... 38
3.2 Synteza wysokotemperaturowa ... 45
3.3 Mechaniczna synteza ... 49
3.4 Synteza metodą SPS ... 53
4 Wpływ domieszek donorowych i akceptorowych na właściwości transportowe oraz fizykochemiczne Mg2Si ... 57
4.1 Domieszkowanie donorowe (domieszki typu n) ... 57
4.2 Domieszkowanie akceptorowe (domieszki typu p) ... 72
4.2.1 Domieszki akceptorowe w Mg2Si - przewidywania teoretyczne ... 77
III TEZA I CELE PRACY ... 80
4
5 Metody badawcze ... 82
6 Synteza i badania właściwości fizykochemicznych niedomieszkowanego Mg2Si 97 6.1 Preparatyka próbek ... 97
6.2 Badania strukturalne i mikrostrukturalne ... 100
6.3 Badania właściwości transportowych ... 104
6.4 Podsumowanie i wnioski ... 113
7 Badania wpływu nadmiarowego Mg na właściwości fizykochemiczne Mg2Si ... 114
7.1 Badania strukturalne i mikrostrukturalne ... 114
7.2 Badania właściwości transportowych ... 118
7.3 Podsumowanie i wnioski ... 124
8 Badania rozpuszczalności domieszek In, Ce, B, Bi, Ge, Sn... 125
8.1 Preparatyka ... 125
8.2 Badania strukturalne i mikrostrukturalne ... 126
8.3 Podsumowanie i wnioski ... 130
9 Badania układu Mg2Si1-xBix ... 131
9.1 Struktura elektronowa i topologia gęstości elektronowej... 131
9.2 Badania strukturalne i mikrostrukturalne ... 135
9.3 Badania właściwości transportowych ... 140
9.4 Badania spektroskopowe w dalekiej podczerwieni ... 149
9.5 Podsumowanie i wnioski ... 152
10 Badania układu Mg2-xLixSi ... 154
10.1 Struktura elektronowa i topologia gęstości elektronowej... 154
10.2 Badania strukturalne i mikrostrukturalne ... 158
10.2.1 Badania lokalizacji Li za pomocą dyfrakcji neutronowej ... 162
10.3 Badania właściwości transportowych ... 165
5
11 Podsumowanie i wnioski ... 174
12 Spis ilustracji... 178
13 Spis tabel ... 183