本文關(guān)鍵詞：p型SnSe織構(gòu)化多晶制備與熱電性能優(yōu)化探究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：硒化錫(SnSe)是新興熱電材料體系之一。但SnSe多晶存在功率因子過低(S2σ5μWcm-1K-2)、熱電性能差(ZT值范圍0.3~0.6),亟需結(jié)構(gòu)改善和性能提高。本論文從重建SnSe多晶各向異性的角度入手,利用區(qū)熔法(ZM)、區(qū)熔-放電等離子燒結(jié)法(ZM-SPS)、區(qū)熔-熱壓法(ZM-HP)制備了三種高織構(gòu)化程度的p型多晶SnSe材料。采用X射線衍射(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、ZEM-3型電學(xué)性能測試系統(tǒng)、LFA-457型激光熱導(dǎo)儀及綜合物理測試系統(tǒng)(PPMS)等分析手段對其進(jìn)行了物相、顯微結(jié)構(gòu)、織構(gòu)化程度和熱電性能表征,并對Ge摻雜SnSe多晶材料的熱電性能進(jìn)行了初步分析。主要結(jié)論為:1.ZM、ZM-SPS、ZM-HP法制備的SnSe多晶均以(400)晶面為擇優(yōu)取向。采用Lotgering法計(jì)算SnSe多晶(400)面的取向因子F(400)值分別為0.98、0.66、0.41,高于文獻(xiàn)報(bào)道的0.04~0.31;2.823 K時(shí),ZM-HP、ZM-SPS、ZM制備的SnSe多晶功率因子分別為3.88μWcm-1K-2、6.33μWcm-1K-2、9.52μWcm-1K-2;ZM樣品的功率因子最大可達(dá)9.82μWcm-1K-2@873 K,接近單晶(9.87μWcm-1K-2);這表明電輸運(yùn)性能隨織構(gòu)化程度提高有變高的趨勢。熱導(dǎo)率可通過晶界的引入及織構(gòu)化程度的減小而有效降低:ZM、ZM-SPS、ZM-HP制備的SnSe晶粒尺寸范圍分別為250μm、50~70μm,50~100μm,823 K時(shí)各樣品對應(yīng)的熱導(dǎo)率分別為0.95 Wm-1K-1、0.69 Wm-1K-1、0.69 Wm-1K-1。提高織構(gòu)化程度是優(yōu)化SnSe多晶熱電性能的有效途徑:ZM、ZM-SPS制備的SnSe多晶ZT值分別可達(dá)0.92、1.05;3.Ge摻雜能顯著降低SnSe體系的載流子濃度,惡化電輸運(yùn)性能。ZM-HP法制備的Sn0.92Ge0.08Se,室溫載流子濃度由未摻雜Ge時(shí)的2.9×1017 cm-3降至6.6×1016cm-3,823 K時(shí)功率因子由未摻雜Ge時(shí)的3.88μWcm-1K-2降至1.87μWcm-1K-2。
【關(guān)鍵詞】：SnSe 多晶 織構(gòu)化 Ge摻雜 熱電性能
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ134.32
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 研究背景及意義10
• 1.2 熱電性能評價(jià)及優(yōu)化途徑10-13
• 1.2.1 熱電性能評價(jià)參數(shù)10-11
• 1.2.2 熱電性能優(yōu)化途徑11-13
• 1.3 SnSe基熱電材料研究進(jìn)展13-18
• 1.3.1 SnSe基熱電材料的性質(zhì)13-14
• 1.3.2 SnSe基熱電材料的制備方法14-15
• 1.3.3 SnSe基熱電材料的研究進(jìn)展15-18
• 1.4 存在問題及展望18
• 1.5 本論文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新性18-20
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方法與表征20-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備20-21
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法21-23
• 2.3.0 實(shí)驗(yàn)流程21
• 2.3.1 SnSe基材料的合成21-22
• 2.3.2 區(qū)熔法22
• 2.3.3 放電等離子燒結(jié)法22-23
• 2.3.4 熱壓燒結(jié)法23
• 2.4 測試表征方法23-28
• 2.4.1 物相及織構(gòu)化程度23-24
• 2.4.2 微觀形貌及成分24
• 2.4.3 電輸運(yùn)性能24-25
• 2.4.4 熱輸運(yùn)性能25-27
• 2.4.5 室溫載流子輸運(yùn)特性27-28
• 第3章 織構(gòu)化多晶SnSe的制備及熱電性能28-41
• 3.1 織構(gòu)化多晶的制備28-30
• 3.1.1 區(qū)熔法制備多晶SnSe28
• 3.1.2 區(qū)熔-放電等離子燒結(jié)法制備多晶SnSe28-29
• 3.1.3 區(qū)熔-熱壓燒結(jié)法制備多晶SnSe29-30
• 3.2 多晶SnSe的結(jié)構(gòu)表征30-31
• 3.3 織構(gòu)化多晶SnSe的熱電性能31-37
• 3.3.1 不同織構(gòu)化程度多晶SnSe的電輸運(yùn)性能31-35
• 3.3.2 不同織構(gòu)化程度多晶SnSe的熱輸運(yùn)性能35-36
• 3.3.3 不同織構(gòu)化程度多晶SnSe的熱電優(yōu)值36-37
• 3.4 織構(gòu)化程度對SnSe多晶熱電性能的影響37-39
• 3.4.1 織構(gòu)化程度對SnSe多晶各向異性的影響37-38
• 3.4.2 織構(gòu)化程度對SnSe多晶熱電性能的影響38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第4章 Sn_(1-x)Ge_xSe熱電性能探究41-51
• 4.1 織構(gòu)化Sn_(1-x)Ge_xSe多晶的制備41-42
• 4.2 結(jié)構(gòu)表征42
• 4.3 Sn_(1-x)Ge_xSe的熱電性能42-49
• 4.3.1 Sn_(1-x)Ge_xSe在⊥P方向的熱電性能42-47
• 4.3.2 Sn_(1-x)Ge_xSe的各向異性47-49
• 4.4 本章小結(jié)49-51
• 結(jié)論51-52
• 參考文獻(xiàn)52-57
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果57-58
• 致謝58

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7 李奕l

本文編號：433996