發(fā)布時間：2023-05-13 08:16

　　熱電材料作為一種新型清潔的可再生能源材料,能夠?qū)崿F(xiàn)熱能與電能的直接相互轉(zhuǎn)化,具有無污染、無損耗、可靠性高等優(yōu)異特點,有望大幅提高能源利用率、緩解環(huán)境污染。其中碲化鉍基化合物是目前室溫附近性能最為優(yōu)異穩(wěn)定的熱電材料,其中區(qū)熔碲化鉍在熱電制冷以及汽車尾氣余熱發(fā)電等領(lǐng)域已經(jīng)取得了一定的應(yīng)用。但是,中高溫區(qū)熱電性能的顯著劣化以及性能的不穩(wěn)定性嚴重制約了其進一步大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用,因此,對于該體系,性能的提升與穩(wěn)定性的改善顯得尤為迫切與重要。本論文以p型BiSbTe基化合物為研究對象,針對其熱電性能提升的核心主題,從缺陷調(diào)控和界面工程為主要著手點,綜合傳統(tǒng)淬火法與熔體旋甩法兩種制備工藝,系統(tǒng)研究了過量Te復(fù)合、Zn/Cd引入對于BiSbTe樣品缺陷結(jié)構(gòu)、物相組成以及熱電性能的影響規(guī)律,主要內(nèi)容與結(jié)論如下:MS過程使Te均勻分布于BiSbTe晶界,燒結(jié)過程中Te的融化擠出能夠促進晶粒的滑移與定向排布提升樣品的取向性,同時誘導(dǎo)產(chǎn)生高濃度的位錯陣列。取向性增強使得樣品垂直方向電性能提升,25 wt%Te復(fù)合樣品垂直方向室溫功率因子PF=4.2 mWm^-1K^-2...

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 前言
    1.2 熱電理論基礎(chǔ)
        1.2.1 熱電效應(yīng)
        1.2.2 熱電性能參數(shù)及優(yōu)選原則
        1.2.3 熱電器件相關(guān)參數(shù)
    1.3 碲化鉍基化合物的晶體結(jié)構(gòu)與基本物性
    1.4 碲化鉍基熱電材料的性能優(yōu)化研究進展
        1.4.1 缺陷調(diào)控
        1.4.2 界面調(diào)控
        1.4.3 制備工藝調(diào)控
    1.5 碲化鉍基熱電材料研究存在的問題
    1.6 本論文的選題目的和主要研究內(nèi)容
第2章 試驗方法與設(shè)備
    2.1 實驗方法
    2.2 材料制備與加工設(shè)備
        2.2.1 高溫合成設(shè)備
        2.2.2 熔體旋甩設(shè)備
        2.2.3 等離子活化燒結(jié)設(shè)備
        2.2.4 切割與拋光設(shè)備
    2.3 材料成分與結(jié)構(gòu)表征設(shè)備
        2.3.1 X射線衍射儀
        2.3.2 電子顯微分析
        2.3.3 正電子湮沒測試設(shè)備
    2.4 熱電性能的測試原理與設(shè)備
        2.4.1 Seebeck系數(shù)和電導(dǎo)率測試
        2.4.2 Hall系數(shù)測試
        2.4.3 熱導(dǎo)率測試
        2.4.4 器件熱電轉(zhuǎn)化效率測試
第3章 熔體旋甩法制備Te復(fù)合BiSbTe及其熱電性能研究
    3.1 前言
    3.2 實驗方法
    3.3 相組成及微結(jié)構(gòu)
        3.3.1 熔體旋甩薄帶的相組成及微結(jié)構(gòu)
        3.3.2 燒結(jié)塊體的相組成及微結(jié)構(gòu)
    3.4 熱電性能
        3.4.1 熱輸運性能
        3.4.2 電輸運性能
    3.5 本章小結(jié)
第4章 含Zn的BiSbTe化合物中的缺陷和界面調(diào)控及其熱電性能研究
    4.1 前言
    4.2 實驗方法
    4.3 BiSbTe基體成分與工藝優(yōu)化
        4.3.1 Bi/Sb比優(yōu)化
        4.3.2 MS轉(zhuǎn)速優(yōu)化
    4.4 傳統(tǒng)方法制備Zn_2x(Bi_0.46Sb_1.54)_1-xTe₃及Zn_xBi_0.46Sb_1.54Te_3+x及其熱電性能研究
        4.4.1 相組成、微結(jié)構(gòu)與缺陷解析
        4.4.2 熱電性能
    4.5 熔體旋甩法快速制備Zn_xBi_0.46Sb_1.54Te_3+x及其熱電性能
        4.5.1 相組成及微結(jié)構(gòu)
        4.5.2 熱電性能
    4.6 熔體旋甩樣品可靠性、取向性及熱穩(wěn)定性研究
        4.6.1 重復(fù)性
        4.6.2 取向性
        4.6.3 熱穩(wěn)定性
    4.7 熱電器件的制備與性能表征
    4.8 本章小結(jié)
第5章 含Cd的BiSbTe化合物中的缺陷和界面調(diào)控及其熱電性能研究
    5.1 前言
    5.2 實驗方法
    5.3 傳統(tǒng)法制備Cd_x(Bi_0.46Sb_1.54)_1-x/2Te₃及Cd_xBi_0.46Sb_1.54Te_3+x及其熱電性能研究
        5.3.1 相組成與微結(jié)構(gòu)
        5.3.2 熱電性能
    5.4 傳統(tǒng)法制備Cd_xBi_0.46Sb_1.54Te_3+x取向性研究
        5.4.1 樣品的取向性因子
        5.4.2 熱電性能
    5.5 熔體旋甩法制備制備Cd_xBi_0.46Sb_1.54Te_3+x及其熱電性能
        5.5.1 相組成與微結(jié)構(gòu)
        5.5.2 熱電性能
    5.6 Cd_0.06Bi_0.46Sb_1.54Te_3.06樣品n型摻雜與固熔研究
        5.6.1 相組成
        5.6.2 熱電性能
    5.7 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文、申請專利和參加會議情況
    (一)發(fā)表論文情況
    (二)申請專利情況
    (三)參加會議情況
致謝



本文編號：3815571