本研究選擇一室溫熱電材料Sb2Te3為基材，摻入半金屬化合物HgTe，以直接淬火法或慢速冷卻製備(HgTe)x/(Sb2Te3)1-x三元複合物，其中x分別為0、0.05、0.1、0.32、0.68。(HgTe)0.32 (Sb2Te3)0.68 為兩化合物之共晶複合物，並且觀察冷卻速率對共晶複合物之顯微結構及熱電性質的影響。藉由X-Ray繞射分析(XRD)、場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)、光學顯微鏡(OM)分析各複合物之成分組成以及顯微結構，並且在60K到300K範圍內量測其熱電性質，其中包含電阻率、Seebeck係數以及熱傳導率，並計算其熱電優值ZT。
在顯微結構與成分分析中，藉由X-ray繞射分析(XRD)可以發現，此三元複合物主要存在Sb2Te3和HgTe兩相，且利用光學顯微鏡(OM)觀察到具有兩種深淺不同的相；進一步使用場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)搭配X光能量分散光譜儀(EDS)分析兩相分別為Sb2Te3和HgTe。
熱電性質分析中，複合物之電阻率皆呈金屬特性，隨溫度上升而上升，且摻入HgTe後電阻率下降，在300K時最低的電阻率為x=0.32慢速冷卻樣品約為2.0x10-4Ω-cm；Seebeck係數方面，皆為正值，表示為p-type材料，在300K的溫度下最佳Seebeck係數為x=0樣品約為120μV/K，而摻入HgTe最佳Seebeck係數為x=0.05樣品約為46μV/K；在熱傳導率方面，所有樣品皆隨著溫度呈現先上升後下降的趨勢。摻入HgTe複合物之熱傳導率有顯著的降低，但由於Seebeck係數無法提升，熱電優質無明顯改善。在所有樣品中，x=0的樣品在300K時，有最大熱電優質ZT=0.055，而摻入HgTe樣品中，慢速冷卻的(HgTe)0.32(Sb2Te3)0.68在300K時，有最大的熱電優值ZT=0.026。 |
