本文關鍵詞：GeTe合金摻雜In、S和Zn元素熱電性能的研究

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【摘要】：熱電材料作為一種特殊的功能型材料,利用材料內部載流子的運動來實現(xiàn)熱能與電能之間的相互轉換,在發(fā)電和制冷領域具有廣闊的前景。研究者需要清楚的認識材料的各項性能參數(shù),這對如何提高其性能具有指導意義。GeTe合金作為IV-VI族材料中的一員,由于合金中存在較多的Ge空位,使其具有較高的電導率,同時熱導率也比較高,導致熱電性能不太理想。所以,通過往GeTe合金中摻雜其他元素成為一種改善其熱電性能的重要方法。本文通過高能球磨獲得粉末,再結合快速熱壓技術制備Ge1-xInxTe(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)、Ge0.97In0.03Te1-ySy(y=0.05,0.1)和Ge1-zZnzTe(z=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)塊體熱電材料。當x=0.03時,Ge0.97In0.03Te具有最佳的熱電性能,在500℃附近其熱電優(yōu)值ZT達到了1.6;當y=0.05時,Ge0.97In0.03Te0.95S0.05材料的熱電優(yōu)值ZT在500℃附近達到了1.53;當x=0.02時,Ge0.98Zn0.02Te具有最佳的熱電性能,最高ZT為1.26。通過在三組GeTe基合金中摻雜,得到結論:(1)In元素引入占據(jù)了Ge空位,造成了晶格畸變,晶格常數(shù)發(fā)生了變化,導致材料的熱導率降低,同時提高了Seebeck系數(shù);(2)同時引入In、S兩種元素的樣品與只引入In元素的樣品相比較,電導率幾乎不變,熱導率稍有增大,而Seebeck系數(shù)略有下降,原因是引入S原子后,可能增加了Ge空位,載流子濃度增大,同時造成晶格缺陷,對載流子的散射作用增強;(3)Zn元素引入量較小時,樣品的電導率、Seebeck系數(shù)和熱導率變化很小;當Zn摻雜量為5%時,樣品的電導率、Seebeck系數(shù)和熱導率變化明顯。
【關鍵詞】：熱電性能 GeTe 高能球磨 熱導率
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB34
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 前言8-28
• 1.1 熱電學基本理論9-23
• 1.1.1 熱電效應9-12
• 1.1.2 熱電器件主要性能參數(shù)12-15
• 1.1.3 與熱電學參數(shù)相關的固體理論15-23
• 1.2 熱電材料的研究進展23-27
• 1.2.1 半導體合金24
• 1.2.2 金屬氧化物24-25
• 1.2.3 Skutterudite25
• 1.2.4 金屬合金固溶體25-26
• 1.2.5 Half-Heusler化合物26
• 1.2.6 Clathrate26
• 1.2.7 低維熱電材料26-27
• 1.3 本文的研究目的和意義27-28
• 第2章 實驗方法28-32
• 2.1 實驗材料28
• 2.2 實驗設備及步驟28-29
• 2.2.1 實驗設備28
• 2.2.2 實驗步驟28-29
• 2.3 熱電性能測試29-32
• 2.3.1 熱導率測試29-30
• 2.3.2 電學性能測試30-32
• 第3章 Ge~(1-x)In_xTe材料的熱電性能及微觀結構32-41
• 3.1 Ge~(1-x)In_xTe材料的物相組成32-33
• 3.2 Ge~(1-x)In_xTe材料的微觀結構33
• 3.3 Ge~(1-x)In_xTe材料的熱電性能33-37
• 3.4 數(shù)據(jù)對比37-39
• 3.5 本章小結39-41
• 第4章 Ge~(1-x)In_xTe~(1-y)Sy材料的熱電性能及微觀結構41-47
• 4.1 Ge~(1-x)In_xTe~(1-y)S_y材料的微觀結構41-42
• 4.2 Ge~(1-x)In_xTe~(1-y)S_y材料的熱電性能42-46
• 4.3 本章小結46-47
• 第5章 Ge~(1-x)Zn_xTe材料的熱電性能及微觀結構47-53
• 5.1 Ge~(1-x)Zn_xTe材料的物相組成47-48
• 5.2 Ge~(1-x)Zn_xTe材料的熱電性能48-52
• 5.3 本章小結52-53
• 結論53-54
• 參考文獻54-58
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文及科研成果58-59
• 致謝59-60

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本文編號：1029444