熱電材料是一種利用材料內(nèi)部載流子直接實(shí)現(xiàn)熱能與電能相互轉(zhuǎn)換的綠色能源材料。熱電器件的轉(zhuǎn)換效率主要受限于材料本身的熱電性能參數(shù)之間的耦合效應(yīng),因此,協(xié)調(diào)電、聲輸運(yùn)及參數(shù)解耦對(duì)于熱電材料的研究具有重要意義。界面在協(xié)調(diào)熱電材料中電、聲傳輸起重要作用,并能在一定程度上實(shí)現(xiàn)參數(shù)的解耦,但使用傳統(tǒng)的方法難以精確控制界面的化學(xué)成分和尺寸。原子層沉積技術(shù)作為一種原子層級(jí)的相界面制備技術(shù)受到了研究者們的廣泛關(guān)注。本文以ZrNiSn基半哈斯勒熱電合金為研究對(duì)象,利用懸浮熔煉、原子層沉積技術(shù)及放電等離子燒結(jié)制備試樣,通過優(yōu)化能量勢(shì)壘、基體能帶調(diào)控和組分優(yōu)化等方式來改善熱電材料的熱電性能。獲得了以下主要結(jié)論:（1）通過原子層沉積技術(shù)調(diào)控ZrNiSn0.99Sb0.01熱電材料中非晶Al2O3界面層的厚度,從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制界面中Zr空位量及ZrO2納米晶的數(shù)量及大小。通過調(diào)控Zr空位含量來優(yōu)化能量勢(shì)壘,協(xié)調(diào)電子和聲子輸運(yùn),實(shí)現(xiàn)塞貝克系數(shù)和電導(dǎo)率的強(qiáng)解耦。受益于優(yōu)化的Zr空位界面,功率因子得到明顯提升,對(duì)于樣品C120,最大功率因子在873 K時(shí)達(dá)到了5610μW/mK2。同時(shí),Zr空位界面和ZrO2納米粒引發(fā)的...

【文章來源】： 深圳大學(xué)廣東省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 熱電效應(yīng)及熱電器件
        1.1.1 熱電效應(yīng)
        1.1.2 熱電優(yōu)值
        1.1.3 熱電器件及應(yīng)用
    1.2 熱電材料的輸運(yùn)特征
        1.2.1 載流子電輸運(yùn)特性
        1.2.2 熱輸運(yùn)特性
    1.3 熱電材料性能優(yōu)化策略
        1.3.1 載流子濃度的優(yōu)化
        1.3.2 能帶工程
        1.3.3 納米結(jié)構(gòu)工程
        1.3.4 界面工程
    1.4 半哈斯勒熱電材料
    1.5 選題思路及研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器
    2.2 材料的制備流程
        2.2.1 材料的物相表征
        2.2.2 微觀形貌表征
    2.3 材料熱電性能表征
        2.3.1 變溫電學(xué)性能測(cè)試
        2.3.2 變溫?zé)釋W(xué)性能測(cè)試
        2.3.3 霍爾系數(shù)測(cè)試
        2.3.4 聲速測(cè)試
    2.4 電子能帶結(jié)構(gòu)計(jì)算
第3章 Al₂O₃ 包覆技術(shù)對(duì)ZrNiSn基熱電性能的研究
    3.1 物相及微觀形貌分析
    3.2 能帶結(jié)構(gòu)分析
        3.2.1 ZrO₂能帶結(jié)構(gòu)分析
        3.2.2 Zr空位能帶結(jié)構(gòu)分析
    3.3 Al₂O₃ 包覆對(duì)ZrNiSn基熱電性能的影響
        3.3.1 電輸運(yùn)性能分析
        3.3.2 熱輸運(yùn)性能分析
        3.3.3 熱電優(yōu)值（zT）
    3.4 Al₂O₃ 包覆作用在FeNbSb基熱電材料的研究分析
    3.5 小結(jié)
第4章 Zr空位對(duì)ZrNiSn基熱電性能的調(diào)控
    4.1 XRD物相分析
    4.2 Zr空位對(duì)ZrNiSn基熱電性能的影響
        4.2.1 電輸運(yùn)性能分析
        4.2.2 熱輸運(yùn)性能分析及zT值
    4.3 小結(jié)
第5章 Ni位自摻雜調(diào)控ZrNiSn基熱電性能的研究
    5.1 XRD物相分析
    5.2 微觀結(jié)構(gòu)及成分分析
    5.3 Ni位自摻雜對(duì)ZrNiSn基熱電性能的影響
        5.3.1 電輸運(yùn)性能分析
        5.3.2 熱輸運(yùn)性能分析
        5.3.3 熱電優(yōu)值（zT）
    5.4 小結(jié)
第6章 TiO₂ 包覆技術(shù)對(duì)ZrNiSn基熱電性能的研究
    6.1 XRD物相分析
    6.2 微觀結(jié)構(gòu)及成分分析
    6.3 TiO₂ 包覆對(duì)ZrNiSn基熱電性能的影響
        6.3.1 電輸運(yùn)性能分析
        6.3.2 熱輸運(yùn)性能分析
        6.3.3 熱電優(yōu)值（zT）
    6.4 小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
導(dǎo)師評(píng)語
答辯委員會(huì)決議書
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果



本文編號(hào)：3479617