【摘 要】
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半导体温差发电技术是利用半导体热电材料将热能转化为电能的全静态直接发电方式,是实现LNG冷能温差发电的一种颇具前景的途径。本课题从目前在低温区表现性能最好的热电材料
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半导体温差发电技术是利用半导体热电材料将热能转化为电能的全静态直接发电方式,是实现LNG冷能温差发电的一种颇具前景的途径。本课题从目前在低温区表现性能最好的热电材料Bi-Sb合金入手,应用低维纳米技术提高其在低温下的热电性能,使其能很好的用于回收LNG冷能的温差发电器中。通过优化磁控溅射过程中的操作参数,均匀沉积纳米尺度的热电薄膜,探索制备出高性能的热电材料。本课题通过磁控溅射技术制备了Bi/Sb晶格复合结构的纳米多层热电薄膜材料。为了制备出性能优异的晶格复合薄膜材料,首先实验研究了单层Bi薄膜和单层Sb薄膜的最佳磁控溅射制备参数；然后在此基础上,分别研究了薄膜成分的调制周期和调制比对多层薄膜的热电性能和结构形貌的影响。通过对比研究找到合适的调制周期和调制比,使得制备的薄膜材料的热电性能表现最好。研究了当固定调制周期为40nm时,Bi和Sb的调制比分别为1：1、3：2、4：1和1：4四种情况,及设定调制比为1：1时,调制周期分别为20nm、30nm和40nm三种情况下,Bi/Sb晶格复合薄膜的Seebeck系数和电导率在160K-250K温度范围内随温度的变化情况。此外,还根据薄膜Seebeck系数和电导率测试的原理设计并搭建了低温下薄膜材料的热电性能测试实验系统,可对薄膜的Seebeck系数和电导率在温度范围80K-270K内进行测试。
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