發(fā)布時間：2021-06-13 16:52

　　本論文采用具有獨(dú)特優(yōu)勢的高溫高壓（HPHT）合成技術(shù),開展了Ⅰ-型籠合物體系熱電材料的高溫高壓制備,對所制備材料結(jié)構(gòu)、微觀組織及熱電性能進(jìn)行表征,并系統(tǒng)研究了壓力、元素?fù)诫s、摻雜濃度等對電聲輸運(yùn)性能的影響。本論文主要研究內(nèi)容及成果如下:1.成功制備了Cu、Ge摻雜的Ⅰ-型籠合物Ba8Cux Gey Si46-x-y塊體材料,系統(tǒng)探究了框架元素?fù)诫s對材料熱電性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),高溫高壓制備樣品微觀結(jié)構(gòu)均由組織無序、尺寸不一晶粒構(gòu)成,晶界豐富;同時引入多類型、多尺度晶格缺陷。Cu、Ge摻雜框架結(jié)構(gòu)后,樣品晶界、缺陷增多,框架元素與Ba原子構(gòu)成額外化學(xué)配鍵使振動加強(qiáng),增強(qiáng)聲子散射,熱導(dǎo)率降低;化合物Seebeck系數(shù)、電阻率升高,最終促使熱電性能提升�；衔顱a8Cu6Ge20Si20獲得最小熱導(dǎo)率1.06 Wm-1K-1@520K,并獲最大ZT值0.25@720K。結(jié)果表明框架元素?fù)诫s可有效提升材料熱電性能。2.成功制備Al摻雜I-型籠合物Ba8Alx Si46-x,探究了Al元素?fù)诫s對材料結(jié)構(gòu)及電學(xué)性能的影響。采用高壓燒結(jié)技術(shù),解決了高溫高壓一次合成Ba Al Si體系存在樣品易碎問題... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

(a)美國“旅行者”號無人太空船；(b)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器

1-1:(a)美國“旅行者”號無人太空船；(b)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生之后多年時間該領(lǐng)域取得了長足進(jìn)步：系列高性能熱電材料被發(fā)化效率取得較大突破，如 Bi2Te3、Skutterudite、籠合物等都是較為經(jīng)典電材料，目前為止依然扮演著重要角色。圖 1-2 列舉了多種熱電材料的簡要發(fā)展歷程[28]。

V = △ T △T 趨近于無限小，此關(guān)系為線性關(guān)系， 即為常數(shù)，即 = △ △ △ 此現(xiàn)象由德國科學(xué)家塞貝克 1821 年發(fā)現(xiàn)，因此被稱為 Seebeck 效應(yīng)，數(shù) SAB稱為 Seebeck 系數(shù)。熱電勢具有方向性，取決于溫度梯度方向。一，n 型半導(dǎo)體電動勢方向由冷端指向熱端，相應(yīng) Seebeck 系數(shù)為負(fù)；p 型電動勢方向反之，相應(yīng) Seebeck 系數(shù)為正。Seebeck 效應(yīng)主要受兩方面因：(1). 載流子能量及速度[29]。導(dǎo)體兩端的溫度差導(dǎo)致載流子能量存在差異使材料 Fermi 能級在兩端也存在差異，影響電動勢從而增強(qiáng) Seebeck 效應(yīng)。子[30]。熱端聲子數(shù)量多于冷端，將擴(kuò)散至冷端。擴(kuò)散過程中與載流子發(fā)生碰將能量傳輸給載流子，增強(qiáng)載流子聲子牽引，加速載流子在冷端積累，從 Seebeck 效應(yīng)。Seebeck 效應(yīng)主要用于溫差發(fā)電。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]Rietveld方法在無機(jī)材料中的一些應(yīng)用[D]. 劉曉軒.廈門大學(xué) 2006



本文編號：3227928