熱電材料是一種能夠?qū)崿F(xiàn)電能與熱能之間直接相互轉(zhuǎn)換的半導體功能材料,在發(fā)電和制冷等方面都有極大的應用前景。SnSe由于其優(yōu)異的熱電性能以及合成廉價和不含有毒元素等優(yōu)點被認為是極具應用前景的熱電材料。本文針對SnSe多晶塊體熱電材料性能進行了優(yōu)化研究,采用水熱合成技術(shù)制備得到了低熱導納米結(jié)構(gòu)多晶SnSe,提出利用納米結(jié)構(gòu)和具有高電導率第二相對SnSe多晶材料電聲輸運進行協(xié)同調(diào)控的新思路,大幅提升了 SnSe多晶塊體材料熱電性能。取得研究成果如下:1.通過水熱合成法制備了 SnSe的多晶材料,通過調(diào)控材料晶粒度誘導產(chǎn)生立方巖鹽結(jié)構(gòu)相,設計得到新型含立方巖鹽結(jié)構(gòu)SnSe納米材料,立方巖鹽由于自身優(yōu)異的電性能,使得材料的電導率和功率因子顯著提高,SnSe材料中除了擁有著中等尺度晶粒外,也在晶粒上發(fā)現(xiàn)了許多的納米析出相,這種結(jié)構(gòu)大大增加了聲子散射數(shù)目,從而聲子散射加劇,降低了晶格熱導率。使多晶SnSe熱電材料的功率因子和晶格熱導率協(xié)同優(yōu)化,從而使得該種材料在溫度為850K時沿著平行壓力方向的ZT達到1.3,相較于報道的未摻雜多晶SnSe樣品的性能提升了 2倍以上。2.利用水熱合成的方法制備得到了相... 

【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２載流子濃度ｎ與熱電性能重要的參數(shù)之間的關(guān)系??在式中的《為載流子濃度，ｗ＊為有效質(zhì)量

?１％?ａ??＜?Ｃ?＃?ｓ?Ｉ?，％?＾，４?ｉ?Ｐｉ?ｉ?％?，ｘｉ??圖１．４⑷ＳｎＳｅ室溫時Ｐｎｍａ相ａ方向晶體結(jié)構(gòu)（ｂ）高度扭曲的ＳｎＳｅ配位多面體（ｃ）ｂ方向晶體結(jié)構(gòu)（ｄ）ｃ??方向晶體結(jié)構(gòu)。??ＳｎＳｅ的層狀結(jié)構(gòu)可以通過ＳＥＭ手段檢測到。在論文［５Ｇ］中，作者利用高分辨率ＳＥＭ??觀測所得到的ＳｎＳｅ多晶樣品結(jié)構(gòu)。可以發(fā)現(xiàn)，多晶ＳｎＳｅ樣品在［１００］方向具有層狀結(jié)構(gòu)，??層間厚度大約為３０ｎｍ。又通過ＸＲＤ檢測ＳｎＳｅ各向異性結(jié)構(gòu)。論文［５６】運用ＸＲＤ來分??析ＳｎＳｅ的結(jié)構(gòu)形態(tài)。在純的ＳｎＳｅ樣品中，（４００）和（１１１）兩個晶面的峰值強度差異在平??行于壓力方向與垂直壓力方向上是不同的，差異分別為０．４７和２．２，可以清晰的表明ＳｎＳｅ??具有強的各向異性結(jié)構(gòu)。??１．３．２?ＳｎＳｅ電輸運性能??對于未摻雜的ＳｎＳｅ，沿著不同晶向的電導率具有相似的溫度函數(shù)關(guān)系［５６］，如圖１．５（ａ）。??１０??

１９６５?２００２?２００４?２００６?２００８?２Ｄ１０?２０１２?２０１４?２０１６??時間／ａ??圖１．３近年來熱電ｚｒ值發(fā)展隨年份變化關(guān)系［５４］。??？?４，－參．《＜Ｍ?詹－．１?參．．．籮?．嘁？?．．＃?賽．．．Ｗ??－－?■＇?▲?■?？ｍｖｖａｓｍｅｉ？ｅｅＭＭＫ？??？囔■蠓鵷％?丨．??４?％?夢鱸＃?泰名．＊＇嫌讀??？?Ｉ?參少．■？?ｊ?？?４＃??■＃?Ｂ?Ｗ?５＞－Ｕｉ?！?Ｉ??（ｂ）?？５ｕ?署‘，？秦＿?Ｓ?§?，?Ｊ?％??ｌ?＊？?＾?ｄ?ｊ?鼇?Ｊ?％?４?＃?Ｊ；＃?．Ｊ?％?ｈ??＊＂■?ｓｅ?ｉｆ?ｉｉ?－＇％?ａ?ｔ－ｉ?１?ｉ＇?１％?ａ??＜?Ｃ?＃?ｓ?Ｉ?，％?＾，４?ｉ?Ｐｉ?ｉ?％?，ｘｉ??圖１．４⑷ＳｎＳｅ室溫時Ｐｎｍａ相ａ方向晶體結(jié)構(gòu)（ｂ）高度扭曲的ＳｎＳｅ配位多面體（ｃ）ｂ方向晶體結(jié)構(gòu)（ｄ）ｃ??方向晶體結(jié)構(gòu)。??ＳｎＳｅ的層狀結(jié)構(gòu)可以通過ＳＥＭ手段檢測到。在論文［５Ｇ］中，作者利用高分辨率ＳＥＭ??觀測所得到的ＳｎＳｅ多晶樣品結(jié)構(gòu)。可以發(fā)現(xiàn)，多晶ＳｎＳｅ樣品在［１００］方向具有層狀結(jié)構(gòu)，??層間厚度大約為３０ｎｍ。又通過ＸＲＤ檢測ＳｎＳｅ各向異性結(jié)構(gòu)。論文［５６】運用ＸＲＤ來分??析ＳｎＳｅ的結(jié)構(gòu)形態(tài)。在純的ＳｎＳｅ樣品中，（４００）和（１１１）兩個晶面的峰值強度差異在平??行于壓力方向與垂直壓力方向上是不同的，差異分別為０．４７和２．２，可以清晰的表明ＳｎＳｅ??具有強的各向異性結(jié)構(gòu)。??１．３．２?ＳｎＳｅ電輸運性能??對于未摻雜的ＳｎＳｅ

【參考文獻】：
期刊論文
[1]新型熱電材料綜述[J]. 王超,張蕊,杜欣,張晨貴,欒春紅,姜晶,胡強,王軍喜,杜志游,李天笑,馬鐵中,嚴冬,尹志堯.  電子科技大學學報. 2017(01)
[2]熱電材料的基本原理、關(guān)鍵問題及研究進展[J]. 郭凱,駱軍,趙景泰.  自然雜志. 2015(03)
[3]對中國能源問題的思考[J]. 江澤民.  上海交通大學學報. 2008(03)

碩士論文
[1]低熱導率碲化物熱電材料的制備及性能優(yōu)化[D]. 金吉.浙江大學 2012
[2]半導體熱電發(fā)電器的研制[D]. 黃宗斌.華中科技大學 2011



本文編號：3467544