熱電材料用于熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng),具有使用壽命長、無機(jī)械運(yùn)動(dòng)、無噪音、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),主要在航天、生物及電子等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。（GeTe）100-x（AgSbTe2）x材料,即TAGS-x材料,由于其高Seebeck系數(shù)、較低的熱導(dǎo)率、綜合性能優(yōu)異,被認(rèn)為是規(guī)�；瘧�(yīng)用潛力較高的候選材料之一。TAGS基熱電材料的熱電優(yōu)值在1.5左右,前人的研究成果表明通過摻雜等途徑很難顯著提升其熱電性能。本論文通過引入少量Pb2+取代（GeTe）100-x（AgSbTe2）x中的部分陽離子Ge2+以優(yōu)化載流子濃度,利用GeTe-PbTe偽二元合金中PbTe在GeTe中的固溶和脫溶析出以實(shí)現(xiàn)熱導(dǎo)率的降低,另外增加GeTe 比例來提高其電學(xué)性能,最終達(dá)到熱電性能的提升的目的。實(shí)驗(yàn)采用真空熔融-淬火-SPS燒結(jié)的方法制備了（Ge1-xPbxTe）90（AgSbTe2）10和（Ge1-xPbxTe）95（AgSbTe2）5系列樣品,通過物相分析、顯微形貌觀察、電學(xué)性能及熱學(xué)性能的測(cè)試對(duì)其微觀組織與熱電性能進(jìn)行研究,主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:（1）對(duì)（Ge1-xPbxTe）90（AgSbTe2）10（x=0,0.1,0.1... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

塞貝克效應(yīng)示意圖

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2不同材料的結(jié)合處會(huì)產(chǎn)生電流，并產(chǎn)生電流電動(dòng)勢(shì)（△V）。這種物理現(xiàn)象被稱為塞貝克效應(yīng)，所產(chǎn)生的電流和電動(dòng)勢(shì)分別被稱為熱電電流和熱電電動(dòng)勢(shì)[13]。用于表征一種材料Seebeck效應(yīng)的參數(shù)塞貝克系數(shù)S被定義為：S=△V/△T（1-1）式中：S——塞貝克系數(shù)/V·K-1；△V——電流電動(dòng)勢(shì)/V；△T——溫度差/K。材料間的溫度差△T可以通過提高電流電動(dòng)勢(shì)△V來實(shí)現(xiàn)。塞貝克系數(shù)是一個(gè)基于材料基本物理性質(zhì)的參數(shù)，不同材料的塞貝克系數(shù)不同。金屬材料的塞貝克系數(shù)通常是很低的，大約只有幾到幾十μV/K，半導(dǎo)體具有較大的塞貝克系數(shù)，大約有幾百μV/K。其正負(fù)取決于材料中主要載流子的類型，P型（空穴型）材料的塞貝克系數(shù)為正，N型（電子型）材料的塞貝克系數(shù)為負(fù)。塞貝克效應(yīng)的微觀物理本質(zhì)是冷端和熱端的溫度差導(dǎo)致材料內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電位差。圖1-1塞貝克效應(yīng)示意圖圖1-2玻爾帖效應(yīng)示意圖Fig.1-1SchematicdiagramofSeebeckeffectFig.1-2SchematicdiagramofPeltiereffect（2）玻爾帖效應(yīng)（Peltier效應(yīng)）玻爾帖效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)于1834年，當(dāng)電路中存在電流時(shí)，不同導(dǎo)體材料由于電流的方向不同，會(huì)在接頭處吸收或者排除熱量，此類現(xiàn)象稱作玻爾帖效應(yīng)。定義接頭處吸熱或者放熱的速率為q，在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的電流為I，則我們可以得出：q=πab/I（1-2）式中：πab——比例常數(shù)/W·A-1；q——吸（放）熱速率/J·s-1；I——電流/A。玻爾帖系數(shù)πab的意義是指在單位時(shí)間、單位電流下，在接頭處吸收或放出的熱量。當(dāng)電流如圖1-2所示，由一導(dǎo)體流向另一導(dǎo)體，并在接頭處吸收熱量時(shí)，規(guī)定玻爾帖系數(shù)πab為正值，反之為負(fù)值。玻爾帖效應(yīng)產(chǎn)生的原因?yàn)椋和姾蟮妮d體內(nèi)部載流子在電路中

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文8圖1-4墊狀柔性熱電材料Fig.1-4Mat-likeflexiblethermoelectricsystem1.3提高熱電材料性能的方法過去近十年間，熱電學(xué)（Thelecmoelectrics，TEs）這一研究領(lǐng)域經(jīng)歷了快速的發(fā)展，作為對(duì)環(huán)境友好且可靠的固態(tài)能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)要真正達(dá)到商業(yè)化的大規(guī)模應(yīng)用，這就要求TE裝置（系統(tǒng)）具有更高的效率，即要有高ZT值（大于3）的TE材料，這就意味著TE材料具有較低的熱導(dǎo)率，高的電導(dǎo)率和高的塞貝克系數(shù)S，但這些參數(shù)之間的耦合作用阻礙了ZT值的無限提高。例如，載流子濃度n的增加會(huì)導(dǎo)致電導(dǎo)率的增加，但也會(huì)同時(shí)降低塞貝克系數(shù)S，而通過材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)聲子散射的增強(qiáng)，這一方法降低了晶格熱導(dǎo)率，但也使得載流子遷移率下降，進(jìn)一步影響電導(dǎo)率。因此，熱電材料研究熱點(diǎn)和方向是探索出優(yōu)化TE材料性能的有效策略，同時(shí)開發(fā)出新型高性能熱電材料。1.3.1降低熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率由晶格熱導(dǎo)率L和載流子熱導(dǎo)率e組成，式（1-9）和（1-10）可以知道，載流子熱導(dǎo)率與電導(dǎo)率有較強(qiáng)的耦合關(guān)系，而晶格熱導(dǎo)率l相對(duì)來說與電導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)S的關(guān)系相對(duì)獨(dú)立，因此可以通過降低晶格熱導(dǎo)率l=1/3cvv0來實(shí)現(xiàn)熱電優(yōu)值的優(yōu)化。（1）引入全尺度的聲子散射由式1-11可知，可通過加強(qiáng)對(duì)聲子的散射來降低聲子的平均自由程，從而減少晶格熱導(dǎo)率l。不同尺度的散射機(jī)制對(duì)與其波長尺寸相近的聲子有較強(qiáng)烈的散射作用，因此可以通過在TE材料中引入多種尺度的散射機(jī)制并對(duì)其進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)晶格熱導(dǎo)率最大限度的降低。Y.Xiao等人制備了PbTe-xCu2Te固溶體，隨著Cu原子含量的增加，析出第二相沉淀Cu2Te，當(dāng)固溶量達(dá)到PbTe-5.5%Cu2Te時(shí)，熱導(dǎo)率達(dá)到極低值0.38Wm-1K-1。汪彩艷[33]在GeTe基相中用Se替代Te并摻入一定量的Pb和Sm原子

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高性能Ge0.75Pb0.25Te0.5Se0.5固溶體熱電材料[J]. 李均欽,汪彩艷,逯正旺,李海濤,劉福生,敖偉琴.  深圳大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版). 2014(03)
[2]填充方鈷礦熱電材料:從單填到多填[J]. 席麗麗,楊炯,史迅,張文清,陳立東,楊繼輝.  中國科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué). 2011(06)
[3]溫差發(fā)電技術(shù)的研究進(jìn)展及現(xiàn)狀[J]. 趙建云,朱冬生,周澤廣,王長宏,陳宏.  電源技術(shù). 2010(03)
[4]半導(dǎo)體制冷散熱強(qiáng)度對(duì)制冷性能的影響[J]. 代偉.  制冷與空調(diào)(四川). 2008(03)
[5]溫差發(fā)電器中熱電材料物性的影響分析[J]. 賈陽,任德鵬.  電源技術(shù). 2008(04)
[6]溫差發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用和展望[J]. 湯廣發(fā),李濤,盧繼龍.  制冷空調(diào)與電力機(jī)械. 2006(06)
[7]半導(dǎo)體溫差發(fā)電器的工作性能優(yōu)化[J]. 屈健,李茂德,樂偉,林泉.  低溫工程. 2005(02)
[8]溫差發(fā)電器及其在航天與核電領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 黃志勇,吳知非,周世新,鄭文波.  原子能科學(xué)技術(shù). 2004(S1)
[9]溫差電技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 欒偉玲,涂善東.  科學(xué)通報(bào). 2004(11)
[10]溫差電材料研究的新動(dòng)向[J]. 張建中,王鳳躍,伍紹中.  電源技術(shù). 2003(01)

博士論文
[1]P型中溫碲化物溫差電材料制備與性能研究[D]. 張麗麗.天津大學(xué) 2014
[2]GeTe-AgSbTe2基熱電材料的納米結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)化[D]. 楊勝輝.浙江大學(xué) 2011

碩士論文
[1]Mg或Sm元素?fù)诫s對(duì)Se替代PbTe、GeTe及其合金的熱電性能優(yōu)化研究[D]. 汪彩艷.深圳大學(xué) 2015
[2]Ge-Te基非晶/納米晶原位復(fù)合熱電材料研究[D]. 閆風(fēng).浙江大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3592107