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Erschienen in: Journal of Electronic Materials 7/2021

29.04.2021 | Original Research Article

Synthesis and Thermoelectric Properties of ZrxTi1−xNiSn0.98Sb0.02 n-Type Half-Heusler Materials

verfasst von: Sung-Jae Joo, Ji-Hee Son, Ho Seong Lee, Jeongin Jang, Bong-Seo Kim, Bok-Ki Min

Erschienen in: Journal of Electronic Materials | Ausgabe 7/2021

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Abstract

Hf-free ZrxTi1−xNiSn0.98Sb0.02 (x = 0.25, 0.5, 0.75) n-type half-Heusler (HH) thermoelectric materials were synthesized by a serial processing method including induction melting (IM), annealing, ball milling, and spark plasma sintering (SPS). For comparison, a Hf-containing half-Heusler Hf0.25Zr0.25Ti0.5NiSn0.98Sb0.02 ingot was also alloyed by arc melting, and the effects of Hf on the thermoelectric properties were estimated. The ZrxTi1−xNiSn0.98Sb0.02 HH materials were nearly pure according to the x-ray diffraction analysis, but microscopic investigation revealed impurity phase inclusions of unalloyed Sn, Zr, and Ti. The power factor (PF) of the Hf-free HH materials reached the maximum value of 4.31 mWm−1 K−2 at 823 K in Zr0.75Ti0.25NiSn0.98Sb0.02, which was higher than Hf0.25Zr0.25Ti0.5NiSn0.98Sb0.02 (4.01 mWm−1 K−2 at 773 K) in this study. However, the thermal conductivity of the Hf-free samples was significantly higher, by which the maximum dimensionless figure of merit was slightly lower (ZTmax = 0.92 in Zr0.75Ti0.25NiSn0.98Sb0.02 at 873 K) than that of Hf0.25Zr0.25Ti0.5NiSn0.98Sb0.02 (ZTmax = 1.03 at 873 K). The thermal conductivity was decomposed into lattice and electronic contributions, and the possible correlation with Ni off-stoichiometry is discussed.

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Metadaten
Titel
Synthesis and Thermoelectric Properties of ZrxTi1−xNiSn0.98Sb0.02 n-Type Half-Heusler Materials
verfasst von
Sung-Jae Joo
Ji-Hee Son
Ho Seong Lee
Jeongin Jang
Bong-Seo Kim
Bok-Ki Min
Publikationsdatum
29.04.2021
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Electronic Materials / Ausgabe 7/2021
Print ISSN: 0361-5235
Elektronische ISSN: 1543-186X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11664-021-08938-0

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