【摘要】：熱電材料可以直接實(shí)現(xiàn)熱能與電能的轉(zhuǎn)換,具有無污染、無機(jī)械磨損等優(yōu)點(diǎn),在新能源領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。由于潛在的中溫廢熱回收發(fā)電應(yīng)用,中溫?zé)犭姴牧先珥诨N(GeTe)、碲化錫(SnTe)等受到廣泛關(guān)注。GeTe中Ge空位的含量直接決定載流子的濃度,對(duì)材料的熱電性能有重要關(guān)系。SnTe作為無鉛的IV VI窄禁帶半導(dǎo)體材料,嘗試在其中通過摻雜引入共振能級(jí)有望提高其熱電性能。本文采用基于密度泛函理論的第一性原理廣義梯度近似方法模擬計(jì)算GeTe和SnTe熱電材料的能帶結(jié)構(gòu)及其空位、摻雜的影響,并通過試驗(yàn)初步探索了Al摻雜SnTe對(duì)熱電性能的影響。首先,研究了不同濃度Ge空位對(duì)GeTe材料電子結(jié)構(gòu)和輸運(yùn)性質(zhì)的影響。主要結(jié)論如下:通過對(duì)不同含量Ge空位的GeTe材料態(tài)密度、能帶圖分析知,隨著Ge空位含量的增加,費(fèi)米能級(jí)附近態(tài)密度曲線斜率逐漸增大。通過Mott公式可知這對(duì)Seebeck系數(shù)增加有益,有利于提高材料熱電優(yōu)值。其次,探究了第三主族元素作為SnTe中Sn位摻雜劑,能否引起共振能級(jí)現(xiàn)象。模擬方面,通過對(duì)SnTe材料進(jìn)行第三主族元素?fù)诫s計(jì)算分析態(tài)密度圖知,摻Al、In元素引起能級(jí)共振效果明顯,摻Al引起共振效果最明顯。摻雜第三主族其他元素的情況從本文態(tài)密度計(jì)算中未觀察到明顯能級(jí)共振現(xiàn)象。試驗(yàn)方面,本文采用了高能球磨法和高溫熔煉法制備了Al:SnTe體系材料,分析實(shí)驗(yàn)中Seebeck系數(shù)和ZT值隨溫度變化曲線,結(jié)果顯示在SnTe中Sn位摻Al可以提高材料熱電性質(zhì)。
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB34

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