【摘 要】
：
InTe化合物由于其具有较低的晶格热导率,被认为是一种极具潜力的中温热电材料,而实现InTe材料大规模应用的关键则在于其电输运性能的提高。针对于此,本研究尝试通过元素掺杂来优化InTe材料的电输运性能。系统研究了In含量调控、Na元素固溶、Sn元素掺杂、Cd元素掺杂以及Na-Cd共掺杂对InTe材料物相组成及电热输运性能的影响规律。具体结论如下:（1）采用熔融-退火-SPS烧结工艺制备的InTe化
论文部分内容阅读
InTe化合物由于其具有较低的晶格热导率,被认为是一种极具潜力的中温热电材料,而实现InTe材料大规模应用的关键则在于其电输运性能的提高。针对于此,本研究尝试通过元素掺杂来优化InTe材料的电输运性能。系统研究了In含量调控、Na元素固溶、Sn元素掺杂、Cd元素掺杂以及Na-Cd共掺杂对InTe材料物相组成及电热输运性能的影响规律。具体结论如下:（1）采用熔融-退火-SPS烧结工艺制备的InTe化合物在电热输运性能方面表现出明显的各向异性。平行于烧结压力方向的电导率高于垂直于烧结压力方向的电导率,且两个方向的电导率均表现出由半导体向金属转变的一个过程,这是由于载流子散射机制随着温度升高由低温下的晶界散射占主导逐渐转变为高温下的声学支声子散射占主导所致。两个方向的Seebeck系数无明显差别,平行于烧结压力方向的热导率略低于垂直于烧结压力方向。最终,平行于烧结压力方向的ZT值更优,在750 K时取得最大值为0.70。（2）采用熔融-退火-SPS烧结工艺制备了In1+xTe和In1-xTe系列样品,系统研究了In含量调控对InTe材料物相组成及电热输运性能的影响规律。In过量的极限约为3%,超过该值时,材料中会出现In4Te3的第二相;In缺失的极限约为3%,超过该值时,材料中会出现In2Te3的第二相。正电子湮灭谱和电输运性能测试结果表明,In过量可以有效抑制In空位的产生,降低材料的载流子浓度,提升材料的Seebeck系数,在整个测试温区范围内大幅提高材料的功率因子。其中,In1.005Te样品在580 K时获得了最大的功率因子为0.60 mWm-1K-2,与本征InTe样品相比提高了约40%。相反,In缺失可以增大材料中的In空位浓度,提高材料的电导率,但由于Seebeck系数的降低,功率因子有所劣化。In过量样品保持了本征InTe样品的低热导率特点,最后由于功率因子的提升和低的热导率,In过量样品的ZT值在整个测试温区范围内都得到了大幅度的提高,其中,In1.003Te样品在750 K下获得最大ZT值为0.71,In1.005Te样品在300-750 K的ZTave为0.39,较本征InTe样品提升了23%。（3）采用熔融-退火-烧结工艺制备了NaxIn1-xTe、SnxIn1-xTe系列多晶样品,系统研究了Na元素固溶、Sn元素掺杂对InTe材料物相组成及电热输运性能的影响规律。NaxIn1-xTe（x=0～0.08）系列样品均为良好的单相,尽管Na固溶有效增大了InTe材料的带隙,但由于电导率的劣化过于明显,材料的热电性能并未得到提高;Sn元素在InTe材料中的掺杂极限约为1.5%,当Sn元素的掺杂量超过该值时,InTe基体中将出现SnTe的第二相。随着Sn元素掺杂量的增加,材料的电导率逐渐降低,Seebeck系数逐渐升高,功率因子逐渐劣化;材料的热导率显著降低,在773 K时,InTe样品的总热导率为0.45 Wm-1K-1,而Sn0.01In0.99Te样品仅为0.33 Wm-1K-1。最终,由于热导率的显著优化,Sn0.01In0.99Te样品在700K时获得了最大的ZT值0.74,其同时获得了最大的平均ZT值0.42,相比于本征InTe样品提升了约31%。（4）采用熔融-退火-SPS烧结工艺制备了CdxIn1-xTe、Na0.02CdxIn0.98-xTe系列多晶样品,系统研究了Cd元素掺杂、Na-Cd共掺杂对InTe材料物相组成及电热输运性能的影响规律。Cd元素在InTe材料和Na0.02In0.98Te材料中的掺杂极限均为0.3%,超过该值时,基体中将出现Cd Te的第二相。在CdxIn1-xTe系列样品中,随着Cd掺杂量的增加,材料的载流子浓度和电导率呈下降趋势,Seebeck系数有所上升,最后材料的功率因子有所提高;由于Cd与In的原子质量和离子半径非常接近,Cd掺杂对InTe材料热导率的影响不大。由于功率因子的优化,Cd0.003In0.997Te样品在750 K时获得了最大的ZT值0.74。在Na0.02CdxIn0.98-xTe系列样品中,随着Cd掺杂量的增加,材料的载流子浓度和电导率同样呈下降趋势,Seebeck系数有所上升,功率因子并没有明显的提高,加上热导率的变化不明显,最终材料的热电性能并未得到改善。
其他文献
随着世界各地城市化和基础设施建设速度的加快,日益增多的水泥基固体废弃物对经济、环境和社会造成了巨大的负担;且为了满足越来越苛刻的环境法规和国际协议,对水泥基固体废弃物的再生资源化利用提出了更高的要求。针对利用废弃混凝土制备的再生胶凝材料（RBMs）在标准养护条件下早期力学性能发展慢,耐久性差等应用问题,论文依托国家自然科学基金项目“水泥石脱水相快速碳化硬化机理及其应用基础研究”（No.519722
工业生产过程中产生的CO2和NO2,NO,NH3在大气中的过量积聚能直接影响地球环境,会形成温室效应和酸雨,并进一步危害人类的健康。因此,将这些小分子资源化利用或即时检测浓度有利于保护环境和维护生命安全。自从石墨烯材料被发现之后,二维（2D）材料就因其独特的表面形态和优异的物理化学性质而引起研究者广泛关注。石墨二炔（GDY）作为存在一定带隙的类石墨烯材料,由sp和sp~2杂化C原子组成的结构赋予其
荧光有机氧化硅纳米颗粒（OSiNPs）作为一种新型有机/无机复合材料可以通过其有机荧光成分和无机成分共同作用使其具有良好的荧光性能的同时兼备良好稳定性和低的生物毒性。但荧光配体单一、制备工艺复杂并且在固态下荧光猝灭的性质限制了荧光OSiNPs的发展和应用。为了解决上述存在的问题,本论文采用水热法将三种不同的荧光配体以共价键的形式连接在OSiNPs上,制备出了三种不同荧光发射的OSiNPs。为了避免
能源环境问题与人们生活息息相关,直接决定着人们生活水平和生活幸福感,因此能源环保问题是当今社会所面临的一大课题。量子点发光材料因具有优异的荧光性能、光学稳定性、表面活性高、低毒性等特点成为新一代发光材料。量子点发光材料种类丰富多样,其中碳量子点（CDs）和氧化锌量子点（ZnO QDs）因荧光性能优异,发光可调节,高量子产率,低毒性,环境友好型,良好的生物包容性及易合成等优点备受关注,广泛应用于光电
如今随着时代的发展,科技的进步,新一批战斗装备在不断地更新迭代,军用飞机、无人机等新一代的战斗装备成为国家综合国力的重要体现。飞机在高空飞行会面临低温环境的挑战,表面容易出现结冰问题。一旦飞机表面结冰,飞行时安全隐患增加,因此飞机表面的防/除冰变得尤其重要。飞机表面传统的除冰方式主要依靠金属丝和贴片式电热元件进行长期供热,这种除冰方式存在一些缺点:消耗较多能源并且防/除冰效率低,加热元件与基体之间
近年来,M50轴承钢因其优异的强度和高温稳定性,作为航发主轴承基体用钢被广泛应用于航空航天工业。然而,M50轴承钢在成形制造和服役过程中极易产生微观损伤、残余应力和亚稳组织等缺陷,这些损伤缺陷若得不到调控和修复,会致使轴承的可靠性和疲劳寿命大打折扣。因此,必须对航发主轴承基体现有成形制造工艺进行改进以满足现行的服役要求。电冲击处理作为一种新型的材料改性工艺,具有高效、节能、无污染的特点。本课题通过
电卡效应（ECE）指的是某种材料在电场作用下,会发生偶极子的有序排列,这个过程中产生了等温熵变（ΔS）和绝热温变（ΔT）。电卡制冷可以应用在小型电子器件,帮助芯片、电池等半导体散热,具有容量小、使用安全、制冷效率高等优点。本文利用聚酰胺与金属盐的络合,施加电场下发生电致结晶的现象并且产生电制冷效应,这种新型的电制冷材料施加电场极小,电制冷强度远远高于传统的铁电材料。使用溶剂-流延成膜法,制备了尼龙
钴铁氧体（CoFe2O4）具有中等的饱和磁化强度、高各向异性同时化学性质稳定,在吸波领域备受关注。但单一的钴铁氧体（CoFe2O4）作为吸波材料,由于其损耗机理单一和阻抗匹配较差导致吸波性能不理想。而碳纳米纤维（CNFs）具有高导电率、介电性能优异。在CoFe2O4中引入CNFs进行复合,可兼具介电损耗与磁损耗。通过改变CNFs含量,调节二相体系的介电常数、优化阻抗匹配、提高吸波性能;进一步在Co
生物传感器作为一种新型的功能器件,广泛应用于生物标志物的检测中,具有很好的发展前景。而随着生物电子技术的进一步发展,制备出生物相容性好,机械性能稳定,可降解的生物传感器更是成为了重要的发展方向。丝素蛋白作为一种天然高分子,由于其良好的生物相容性,生物降解性,组织亲和性和丰富的修饰位点等,且可以被加工成薄膜、支架、水凝胶、纤维和微球等多种形态,在工程领域已经得到了广泛的应用。然而目前关于丝素水凝胶在
目前,由于严重创伤或病理性骨折造成的大面积骨缺损会给患者带来巨大的身心痛苦,这时需要进行骨组织修复。聚醚醚酮（PEEK）由于具备优异的力学性能、热稳定性、耐腐蚀性,与人体骨骼相匹配的弹性模量以及良好的生物相容性,在骨组织修复领域具有广阔的应用前景。然而,PEEK是一种生物惰性材料,植入体内后不能很好地与邻近骨组织相结合,易导致种植失败。硬硅钙石属于水化硅酸钙中的一种,具有独特的晶须结构,常被用于高