熱電材料的基本特征是將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能,本質(zhì)上采用固體載流子輸運能量。高性能熱電材料的研究突破,能夠滿足能源材料的基本要求,有利于解決日益嚴(yán)重的能源危機。PN結(jié)在一定程度內(nèi)可以解耦電子和聲子的輸運過程,進(jìn)而影響Seebeck系數(shù),電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率三個熱電性能最重要的參數(shù)。因此,論文選擇以納米N型PbTe復(fù)合P型Bi0.5Sb1.5Te3基體,形成納米PN,結(jié)結(jié)構(gòu)。研究了 N型PbTe納米立方晶體的尺寸,形貌,表面氧化程度以及分散性,組成PN結(jié)的界面功函數(shù)以及嵌入式PN結(jié)的納米復(fù)合材料的熱電性能。采用掃描電鏡（SEM）,高分辨透射電鏡（HRTEM）,電子探針（EPMA）,拉曼光譜（Raman）以及飛行時間質(zhì)譜（TOF-SIMS）等多種測試手段首次對PN結(jié)的嵌入式結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。并且如何抑制N型PbTe納米晶體表面過度氧化的問題,以及在熱電復(fù)合材料燒結(jié)過程中,最大限度保持嵌入式結(jié)構(gòu)的PN結(jié),優(yōu)化ZT值。具體工作分為以下三個部分:1采用改性熱注入法制備高純度的PbTe納米立方晶體。通過優(yōu)化影響因素和改進(jìn)的實驗制備條件,結(jié)果表明,PbTe納米立方晶體的尺寸為17±20nm,尺寸均勻,方塊形貌頂角... 

【文章頁數(shù)】：111 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
2 文獻(xiàn)綜述
    2.1 熱電的基本效應(yīng)研究進(jìn)展
    2.2 熱電量子效應(yīng)和提高ZT值的機理
    2.3 PN結(jié)納米結(jié)構(gòu)增強Seebeck和降低熱導(dǎo)率的理論模型
    2.4 納米含鉛元素硫族化合物制備方法的研究進(jìn)展
    2.5 碲化銻鉍復(fù)合材料制備方法的研究進(jìn)展
    2.6 課題主要內(nèi)容及選題依據(jù)
3 納米顆粒制備及復(fù)合熱電材料的結(jié)構(gòu)表征和性能測試
    3.1 材料制備方法及合成技術(shù)路線
    3.2 熱電性能測試
    3.3 電鏡測試
    3.4 飛行時間二次電子質(zhì)譜TOF-SIMS的測試手段
    3.5 電子探針EPMA樣品制備以及測試手段
    3.6 元素表面態(tài)分析XPS和UPS樣品制備以及測試
    3.7 AFM原子力測試PN結(jié)表面粗糙度以及樣品制備
    3.8     Raman光譜測試PN結(jié)的分子層面結(jié)構(gòu)信息
    3.9 卡爾費休水分測試儀測試油胺溶劑水含量
    3.10 方塊電阻四探針測試PN結(jié)
    3.11 XRD測試熱電復(fù)合材料的物相
4 N型碲化鉛納米方塊晶體的制備與表征
    4.1 Te-TOP注射溫度對PbTe納米方塊形貌的影響
    4.2 油酸的不同用量對PbTe納米方塊形貌及氧化層的影響
    4.3 不同的冷卻方式對于納米PbTe表面粒氧化層的影響
    4.4 溶劑水分對于PbTe表面殼層的影響
    4.5 不同的降溫溶劑對于納米顆粒氧化層的影響
    4.6 不同氧化層PbTe納米顆粒薄膜器件的應(yīng)用測試
    4.7 小結(jié)
5 納米顆粒的排列順序?qū)τ赑N結(jié)的功函數(shù)的影響
    5.1 N-type PbTe平鋪在Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3制成PN結(jié)
    5.2 有序和無序排列的PN結(jié)的功函數(shù)測定
    5.3 小結(jié)
6 PN結(jié)嵌入熱電復(fù)合材料性能的研究
    6.1 嵌入式PN結(jié)PbTe/Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3納米復(fù)合熱電材料的制備
    6.2 嵌入式PN結(jié)熱電復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征
    6.3 嵌入式PN結(jié)納米復(fù)合材料的熱電性能
    6.4 PN結(jié)對Seebeck系數(shù)增大的機理研究
    6.5 熱電復(fù)合材料器件的制備與應(yīng)用
    6.6 小結(jié)
7 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于熱電材料的新型傳感器研究進(jìn)展[J]. 柳岡,王鐵.  化學(xué)學(xué)報. 2017(11)
[2]Lower work function of thermoelectric material by ordered arrays[J]. Gang Liu,Zhenjie Xue,Guiying Xu,Cong Yan,Tie Wang.  Science China（Chemistry）. 2016(10)
[3]熱電材料研究中的基礎(chǔ)物理問題[J]. 史迅,席麗麗,楊炯,張文清,陳立東.  物理. 2011(11)
[4]低維熱電材料研究進(jìn)展[J]. 謝華清.  稀有金屬材料與工程. 2010(03)



本文編號：3656500