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ZnO是一种直接带隙的宽禁带半导体材料,室温下禁带宽度为3.37e V,激子束缚能高达60meV,这些优点使其在紫外光电器件方面有着广泛的应用前景。此外,ZnO由于其良好的载流子传输特性、热稳定性和化学稳定性等特性,还是一种具有良好应用前景的热电材料,但目前关于ZnO纳/微米热电特性及热电发电机的研究还比较少。对于制作纳/微米热电发电器件,由于在小尺寸的纳米线中很难产生温差,所以具有同样较高晶体质量的微米线可能会产生较好的热电特性。本文采用化学气相沉积(CVD)方法,生长出了不同锑掺杂量的超长、大尺寸的ZnO微米线,制作了基于单根锑掺杂ZnO微米线的热电发电机,并研究了锑掺杂量、长度、直径和紫外光照等条件对器件输出性能的影响,具体研究成果如下: (1)采用化学气相沉积方法,在无催化剂的条件下,生长出了不同锑掺杂量的超长、大尺寸 ZnO微米线。实验结果表明,随着锑掺杂量的增加,微米线的平均长度变长,取向性逐渐变好,其长度范围可达1–2.5c m。此外,在光致发光谱中,还发现样品的紫外发光峰与可见发光峰的强度比随着锑掺杂量的增加而增大。随着锑掺杂量的增加,样品表现出的这些较好的变化可能与锑在ZnO生长过程中的表面活化剂作用有关。 (2)将挑选出的单根锑掺杂大尺寸 ZnO微米线以银浆为电极制作成热电发电机,并研究了锑掺杂量、两电极间微米线长度、微米线直径以及紫外光照等条件对器件输出性能的影响。研究发现:对于不同锑掺杂量微米线制作的器件,当两电极之间的温差为20K时,器件能够输出的最大电压和电流值分别约为68mV和782 nA,器件的最大输出功率为37.54nW。当锑的摩尔百分含量分别为1.1%,2.0%和3.1%时,单根锑掺杂微米线的赛贝克系数分别约为–3.40mV/K,–2.80mV/K和–2.40mV/K。此外,发现热电器件的输出电压随着微米线长度的增加而增大,而随微米线直径的增加而减小。另外还发现当有紫外光照时,器件的输出电流出现了急剧增加的现象,并对其增加的原因进行了研究。该工作为ZnO基纳/微米结构在热电发电器件中的应用提供了研究基础。