N-型Ag-IN-Se基半导体材料的热电性能及结构研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:szjlq
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
α-In2Se3类似于纤锌矿结构,是一种典型的层状结构半导体材料,其室温下禁带宽度为1-39 eV。在α-In2Se3单晶胞结构中,有1/3 In原子层空位及少量未成键的Se原子存在,使得外来杂质原子容易占据此空位并与Se原子成键,形成稳定的化合物组元。所以,通过在α-In2Se3中掺杂Ag,使得掺杂元素Ag占据在α-In2Se3中的空位面与Se原子成键形成化合物组元Ag2Se,从而改变材料的能带结构,提高电导率,以获得性能优良的热电材料。此外,二维层状排布的晶体结构具有极低的晶格热导率。   本文采用粉末冶金法、放电等离子烧结技术(SPS)等方法,制备三元Ag-In-Se半导体材料,并研究其成分、结构及热电性能之间的关系。对于部分材料采用第一性原理计算其能带结构,获得能带结构与热电性能的关联,并从理论上给予指导。随后研究热处理对材料微观结构及热电性能的影响。主要研究结果如下:   1、在α-In2Se3中掺入Ag元素,制备以(In2Se3)2+x(Ag2Se)x(x=0.25,0.5,1.0,1.5)为组成的化合物或复合物。发现添加Ag后出现带隙变窄现象,其中x=0.5的材料为单相AgIn5Se8化合物,室温下禁带宽度为1.1 eV。在863K时AgIn5Se8最大热电优值(Z7)为0.61,是同等温度下In2Se3的2.7倍,热电性能明显提高。   2、采用第一性原理赝势平面波法对AgIn5Se8进行能带结构计算。结果表明AgIn5Se8属于四方晶系对称结构,Se原子与Ag、In原子成键,间接带隙为1.04 eV,与实验值相符。导带主要由In s、p层电子态构成。在高价带处,In5p电子态、Se4p电子态和Ag4d电子态发生轨道杂化,表明Ag对价带顶的抬高起重要作用,从而使得禁带宽度Eg变小。   3、对AgIn5Se8材料进行热处理,研究其微观结构对材料热电性能的影响。材料在453 K时分别真空退火60天和100天,发现退火后材料的|α|、κ均明显增加,在低温下电导率σ则降低。退火后,样品物相和禁带宽度都没有明显变化,但微观结构则随退火时间逐渐发生改变。未退火时AgIn5Se8材料内部有孪晶存在,随着退火时间的增加,材料实现了由孪晶到纳米晶占主导的微结构转变。退火60天后AgIn5Se8内部组织为亚微米级条状和纳米畴混合结构。孪晶和纳米晶占主导的结构都不能得到最佳的热电性能,相反,混合结构的热电性能获得最佳。在863 K时最大ZT值为0.72,与未退火和退火100天的样品相比分别提高了0.11和0.32。
其他文献
对于钢铁企业热轧生产控制计算机系统中的实际轧制计划初选问题,即板坯库倒垛问题,提出了一个新的非线性0-1整数规划数学模型,通过实际应用表明,该数学模型与原有的启发式经
二元羧酸是大气颗粒物中一类重要的有机组分,特殊的双羧基结构使其具有较强的极性、吸湿性,可以影响云凝结核的产生,改变成云过程和全球的太阳辐射效应,对于气候环境和人体健康有着一定的影响。本文在武汉市典型地区开展了为期一年的细颗粒物PM_(2.5)样品的采集工作,重点研究武汉城区大气PM_(2.5)中二元羧酸的化学组成、污染水平及浓度变化特征,定量解析二元羧酸的来源,并对加强采样期间发生的典型污染事件进
学位
近年来,随着城市建设步伐的加快,人口稠密,城市空间缩小等一系列问题日趋显现。土地资源的紧缺和昂贵的土地价格促使人们在对如何提高土地利用率上进行着进一步的探讨和研究
近年来,3d过渡金属配合物/配位聚合物在功能分子材料研究领域引起了广泛的研究兴趣,设计合成多核过渡金属配合物/配位聚合物是这一领域的重要研究方面。为了探究结构与磁性的相
在线资源的建设对线上培训平台意义重大,其建设成效直接影响着平台的价值输出.本文以北京石油管理干部学院“管院在线”平台为例,介绍了过去一年多来平台资源建设的显著成果,
非熔化盘式电极清根是一种全新的焊缝清根技术,而清根过程是一个涉及电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程。本文以非熔化盘式电极清根过程为研究对象,基于ANSYS软件平台,采
为贯彻落实集团党组决策部署,扎实开展“战严冬、转观念、勇担当、上台阶”主题教育,有效推进提质增效专项行动,6月16日起,党组宣传部与北京石油管理干部学院联合举办“主题
期刊
近年来,随着工农业经济的迅速发展,人口基数日益加大,产生的污水量不断递增,水污染日益严重,使水资源受到严重威胁,甚至危害到人们的生命健康。各种工业生产活动中产生的含重金属离
4月28日,学院召开“战严冬、转观念、勇担当、上台阶”主题教育活动部署推进会暨形势任务宣讲会,学院党支部书记、部门负责人、主题教育领导活动小组办公室成员参加会议,会议
期刊
电学法破乳技术适应性强,操作管理方便,运行费用低,具有明显的经济效益,研究电破乳技术具有广泛的应用前景。然而电场破乳的微观过程尚不够清楚,本论文的主要目的是研究W/O型