自然界和人類活動中存在著能量巨大的耗散廢熱未被利用,而利用半導體Seebeck效應的熱電轉換技術可以將這些廢熱直接轉換成高品質的電能,由于熱電轉換技術具有無運動部件、安全可靠、不排放燃燒污染物和應用溫度范圍寬等特點,作為一種新型清潔能源技術被廣泛應用。性能優(yōu)異的熱電材料是獲得高性能熱電器件的基礎,目前PbTe和Bi2Te3體系作為高性能熱電材料在商業(yè)上被使用,但其含有有毒元素、原材料昂貴及較低的轉換效率而使其應用受到限制。因此,由廉價、環(huán)保和以地球豐富元素為原料的熱電材料Cu2Se引起了研究者的廣泛關注。Cu2Se是一種典型的“電子晶體-聲子液體”材料,其具有優(yōu)異的熱電性能,但由于其較差的熱穩(wěn)定性而使其實際應用受到限制。本論文采用熔劑法分別制備了單晶Cu2Se熱電材料和納米層狀Cu2Se熱電材料,研究不同的起始含量比、熔劑比例及元素摻雜對材料的結構、晶體質量、熱電性能和熱穩(wěn)定性的影響。本論文獲得了以下結論:1、采用Bi熔劑法基于不同化學計量比Cu2Se(1+x)Bi3(x=0,0.01,0.02和0.03)制備了單晶α-Cu2Se熱電材料。結果表明,通過Bi熔劑法制備的單晶α-Cu2S...

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【學位級別】：碩士

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摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 熱電材料研究背景及意義
    1.2 熱電轉換基本理論
        1.2.1 熱電效應
            1.2.1.1 Seebeck效應
            1.2.1.2 Peltier效應
            1.2.1.3 Thomson效應
        1.2.2 熱電轉換效率及熱電性能參數(shù)
            1.2.2.1 熱電優(yōu)值ZT
            1.2.2.2 Seebeck系數(shù)
            1.2.2.3 電導率σ
            1.2.2.4 熱導率κ
    1.3 熱電性能優(yōu)化途徑
        1.3.1 載流子濃度優(yōu)化
        1.3.2 納米工程
        1.3.3 制備復合材料
    1.4 典型的熱電材料
        1.4.1 傳統(tǒng)熱電材料
            1.4.1.1 Bi₂Te₃熱電材料
            1.4.1.2 PbTe熱電材料
            1.4.1.3 SiGe熱電材料
        1.4.2 新型熱電材料
            1.4.2.1 Skutterudites方鈷礦材料
            1.4.2.2 Zintl相熱電材料
            1.4.2.3 SnX(X=Se,S)類熱電材料
    1.5 Cu₂Se基熱電材料研究現(xiàn)狀
        1.5.1 Cu₂Se的結構
        1.5.2 Cu₂Se的熱電性能
        1.5.3 Cu₂Se所存在的問題
    1.6 選題緣由
        1.6.1 選題依據(jù)
        1.6.2 研究內容
第2章 制備工藝與表征測試
    2.1 Cu₂Se的制備工藝
        2.1.1 樣品的制備方法
        2.1.2 基本技術路線
    2.2 樣品表征測試
        2.2.1 結構和形貌表征設備
            2.2.1.1 X射線衍射儀
            2.2.1.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡
            2.2.1.3 電子探針微觀分析儀
            2.2.1.4 透射電子顯微鏡
            2.2.1.5 X-射線光電子能譜分析
            2.2.1.6 同步熱分析儀
        2.2.2 熱電性能參數(shù)測試
            2.2.2.1 Seebeck系數(shù)測試
            2.2.2.2 電導率測試
            2.2.2.3 霍爾測試
            2.2.2.4 熱導率測試
第3章 Bi熔劑法制備單晶α-Cu₂Se及其電傳輸特性和熱穩(wěn)定性研究
    3.1 實驗內容
        3.1.1 單晶α-Cu₂Se樣品制備
        3.1.2 樣品的表征和測試
    3.2 結果與討論
        3.2.1 樣品的結構和各元素價態(tài)分析
        3.2.2 樣品的成分分析
        3.2.3 樣品的電傳輸特性分析
        3.2.4 樣品的熱穩(wěn)定性分析
    3.3 本章小結
第4章 NaCl熔劑法制備納米層狀Cu₂Se及其熱電性能研究
    4.1 實驗內容
        4.1.1 樣品制備
        4.1.2 材料結構性能表征
        4.1.3 材料熱電性能測試
    4.2 結果與討論
        4.2.1 樣品的形貌、結構和成分分析
        4.2.2 樣品各元素價態(tài)分析
        4.2.3 樣品的熱電性能
    4.3 本章小結
第5章 Cd摻雜納米層狀Cu₂Se及其熱電性能研究
    5.1 實驗內容
        5.1.1 樣品的制備
        5.1.2 樣品的表征和測試
    5.2 結果與討論
        5.2.1 元素價態(tài)分析
        5.2.2 樣品的結構分析
        5.2.3 樣品成分分析
        5.2.4 樣品的電傳輸性能
        5.2.5 熱傳輸性能和無量綱值ZT
    5.3 本章小結
第6章 結論與展望
    6.1 主要結論
    6.2 工作展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間的研究成果和獲獎情況
    研究成果
    獲獎情況
致謝



本文編號：3926396