熱電材料是一種能將熱能直接轉(zhuǎn)換成電能的新能源材料,其具有無噪音,無排放,無泄漏等優(yōu)點使其擁有廣泛的潛在研究應(yīng)用前景。優(yōu)異的熱電材料在具備高Seebeck系數(shù)、高電導(dǎo)率的同時還需具有較低的熱導(dǎo)率。PbSe由于具有較低的熱導(dǎo)率和較優(yōu)的電學(xué)性能在中溫區(qū)被認(rèn)為是一種極具潛力的熱電材料。據(jù)文獻(xiàn)報道,其同族PbTe材料的ZT值達(dá)到2.0左右,但Te在自然界的含量很低,與之相比,Se的儲量遠(yuǎn)高于Te,而且PbSe與PbTe在晶體和電子結(jié)構(gòu)方面非常類似,通過優(yōu)化,PbSe也應(yīng)具有優(yōu)異的熱電性能。此外,與PbTe相比,PbSe的熔點較高,能在更高溫度的環(huán)境下工作,因此近年來PbSe作為熱電材料被廣泛研究。本文嘗試采用熔劑法制備PbSe基熱電材料,通過調(diào)節(jié)熔劑起始量來改善材料的熱電性能,并結(jié)合第一性原理研究熔劑法制備的樣品中Bi取代Pb對PbSe能帶結(jié)構(gòu)的影響。本論文獲得如下主要結(jié)論:1.通過Pb助熔劑法制備出晶體質(zhì)量較好的PbSe單晶熱電材料,并通過調(diào)節(jié)Pb熔劑的配比實現(xiàn)利用非摻雜手段對材料的載流子濃度進(jìn)行微調(diào)。所有樣品的晶格常數(shù)均隨Pb含量的增加而增大。FESEM和TEM結(jié)果表明,通過Pb助熔劑法制備... 

【文章來源】：云南師范大學(xué)云南省

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

(a)Seebeck效應(yīng)示意圖和(b)溫差發(fā)電模型[29]

第1章緒論3還在兩個接觸點處產(chǎn)生了吸熱和放熱的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象即為Peliter效應(yīng)[30]，并且這是種可逆效應(yīng)，故Peliter效應(yīng)亦稱為Seebeck效應(yīng)的逆效應(yīng)。如圖1.2(b)所示為熱電制冷模型。研究表明，吸收或放出的熱量Q只與材料本身的性質(zhì)和兩觸點的溫度有關(guān)，滿足公式(1-2)的關(guān)系[31]：ababIdTdQ(1-2)其中，ab和Iab分別為Peltier系數(shù)和導(dǎo)體中流過的電流。圖1.2(a)Peltier效應(yīng)示意圖和(b)熱電制冷模型[32]Fig.1.2.(a)SchematicofPeltiereffectand(b)Thermoelectriccoolingmodel1.2.3Thomson效應(yīng)英國著名物理學(xué)家Thomson在1854年在Seebeck效應(yīng)和Peltier效應(yīng)的基礎(chǔ)下提出了Thomson效應(yīng)[33]。湯姆遜(Thomson)效應(yīng)又稱為第三熱電效應(yīng)。當(dāng)一根金屬導(dǎo)線兩端存在溫度差時，如果通以電流，則這段導(dǎo)線中將產(chǎn)生吸熱或放熱現(xiàn)象，這部分熱量稱為湯姆遜熱量。下式中滿足該關(guān)系：dxdTIdxdQ(1-3)導(dǎo)體的Thomson系數(shù)是定值，單位為VK-1。的值隨著材料和溫度的不同而不同。

第1章緒論8室溫附近的晶格熱導(dǎo)率kL約為10Wm1K1，導(dǎo)致它的熱電性能比較差。除了通過使用如堿土金屬、IV族元素、鑭系、錒系和鉈等眾多不同的元素來填充八面體所圍成的空隙優(yōu)化材料性能外，還可以通過在材料中引入納米顆粒來降低晶格熱導(dǎo)率。圖1.3CoSb3晶格(a)和堿土金屬及稀土金屬原子在方鈷礦晶格孔洞中的填充量極限(b)[68]Fig.1.3.LimitsofCoSb3lattice(a)andalkalineearthmetalandrareearthmetalatomsintheskutterorelatticeholes(b).1.5.1.2Cu2SeCu2Se是一種很有前途的P型熱電材料，其原子排列復(fù)雜。該體系可表現(xiàn)出兩種不同的結(jié)構(gòu)，在室溫下為單斜-Cu2Se結(jié)構(gòu)，在約400K的相變溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎?Cu2Se結(jié)構(gòu)[69]。這兩種結(jié)構(gòu)的化學(xué)組分中Cu都存在明顯的不足。Cu2Se作為一種典型的聲液電子晶體材料，Cu離子在高溫Cu2Se中無序排列，導(dǎo)致其導(dǎo)熱系數(shù)極低，從而熱電性能較高[70]。Cu2Se熱電材料在高溫范圍內(nèi)的晶格熱導(dǎo)率kL較低，約為0.4~0.6W/mK，表明它有著很低的聲子平均自由程。目前雖然多晶Cu2Se化合物具有良好的熱電性能，但由于在使用過程中由于Se元素蒸

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Sn基Ⅷ型籠合物Ba8Ga16Sn30熱電材料研究進(jìn)展[J]. 申蘭先,劉祖明,鄧書康,孟代儀,曬旭霞.  功能材料. 2015(S1)
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博士論文
[1]PbTe摻雜優(yōu)化及其熱電傳輸特性的理論與實驗研究[D]. 王曉光.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2015
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碩士論文
[1]Bi2Te3系熱電材料的制備及其性能研究[D]. 余明星.華中科技大學(xué) 2012
[2]熔煉法制備Bi2Te3系熱電材料及性能研究[D]. 徐志軍.華中科技大學(xué) 2012



本文編號：3572385