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热电材料是一种在温度梯度下就直接将电能和热能进行转换的新型功能材料。用其制作的器件具有许多突出的优点,如对环境无污染、节约能源、稳定性好和使用寿命长等,在计算机、微电子、航空航天的制冷和温控方面都具有广阔的应用前景。一种材料的热电性能是由其热电优值ZT决定的(2ZT???T/?,其中?、?、?和T分别指该材料的Seebeck系数、电导率、热导率和工作时的绝对温度)。目前,研究最早也是最为成熟的热电材料是Bi2Te3及其固溶体合金,已在半导体制冷元件上得到了广泛的应用。但是由于Bi2Te3材料的ZT值一直在1左右,因而并没有得到大规模应用。如何进一步提高Bi2Te3的热电性能,使其实现大规模商业化应用,成为了各国研究的热点。纳米技术和能带工程成为目前提高Bi2Te3材料热电性能的主要技术途径,是目前Bi2Te3热电材料的主要研究方向。本文结合纳米化和元素掺杂,研究了不同元素掺杂对Bi2Te3材料热电性能的影响,主要研究内容和结果如下:(1)通过水热法制备不同Lu掺杂量、I掺杂量的Bi2Te3纳米粉体,研究了元素掺杂对Bi2Te3热电性能的影响。研究表明:元素掺杂会对合成粉体的微观形貌产生了显著的影响,不利于Bi2Te3粉体花状纳米片的形成。主要原因是掺杂元素替代Bi原子或Te原子后会改变Bi2Te3晶体内的键能,从而使Bi2Te3晶体沿a、b轴的生长速度变得缓慢,因此不利于纳米片的形成。由于表面活性剂EDTA可以促进Bi2Te3晶体沿a、b轴的生长,在掺杂后为了使Bi2Te3粉体依然保持花状的纳米结构,可以适当的加大EDTA的用量。(2)具有花状微观形貌的Lu掺杂和I掺杂的Bi2Te3纳米粉体在合适的温度下热压成块体,研究了掺杂对材料热电性能的影响。研究表明,花状形貌的纳米粉体热压后制备的块体,其微观形貌中晶粒均显示出了不均一性,在大晶粒间均存在一些小晶粒的分布。用花状纳米粉末热压成的块体具有良好的热电性能,因为这种纳米粉末形成的块体的微观结构在有效的增加声子散射的同时能够减少载流子的散射。由所得实验结果可以看出,Lu掺杂在并没有明显降低材料的Seebeck系数的同时较大的降低了电阻率因而有助于提高材料的热电性能,特别是对于掺杂量为0.1的Lu0.1Bi1.9Te3样品,其热电优值在373K时达到了1.72,是n型半导体Bi2Te3基热电材料热电性能较好的材料之一。而对于I掺杂的Bi2Te2.9I0.1样品,其Seebeck系数和热导率并没有发生显著的变化,但电阻率要明显低于未掺杂样品的,从而其热电优值在448K达到了1.3,要远远高于商业应用的Bi2Te3块体的热电优值。