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热电材料是一种能直接将热能转化为电能的半导体功能材料,对于解决目前环境污染严重及能源危机具有重要的意义。Sn(Te,Se)基化合物是一类IV-VI族无铅半导体,被认为是一种绿色环保的热电材料,具有广泛的应用前景。本文采用化学合成、还原退火及放电等离子烧结(SPS)的工艺制备了SnTe、SnSe和n型Bi掺杂Sn1-xBixSe,分别研究其物相组成、微观形貌、基本物性及热电性能。取得以下主要成果: 设计了不同化学合成方法制备SnTe材料,确定以SnCl2和Te粉为原料,NaBH4为还原剂,NaOH为pH调节剂,乙二胺为稳定剂的湿化学法,所制得的SnTe粉末物相最纯,但是团聚严重。通过退火及SPS,能够有效提高块体的热电性能,室温时最大电导率达到~6.2×105Sm-1,873K时最大功率因子~1.6μWcm-1K-2,最低热导率~1.8Wm-1K-1,最大ZT值在873K时达到~0.75,相比于传统熔炼法提高近一倍。 探究了不同稳定剂对SnSe合成的影响,确定以乙二胺和柠檬酸作为稳定剂,均可获得单相SnSe纳米片,并制备出各向异性明显的多晶SnSe块体。在此基础上对以乙二胺为稳定剂的方案进行了反应时间的调节,确定2h为最佳反应时间。对块体进行不同方向热电性能测试,其中垂直于压力方向的最大功率因子在475K时达到~4.8μWcm-1K-2,平行于压力方向的最低热导率在773K时为~0.2Wm-1K-1。最终得到垂直于压力方向与平行于压力方向的最大ZT值分别为0.6和0.73(773K),平均ZT值分别为0.26和0.3(300K-773K)。 利用不同方法制备了Bi掺杂Sn1-xBixSe(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.10)材料,发现只有以乙二胺为稳定剂才能够获得全温度范围内稳定的n型材料,晶体内包含板条状结构、小角晶界、位错以及纳米沉淀相等一系列特殊微观结构。对其掺杂机理进行分析,认为该过程主要分为液相中Bi的附着以及烧结过程高温高压下Bi的扩散作用。对其热电性能进行分析,确定最佳掺杂量为x=0.03,此时获得最大功率因子~0.44μWcm-1K-2。探索不同掺杂源对SnSe基材料热电性能的影响,发现以BiCl3和单质Bi作为掺杂源,均无法获得高温下稳定的n型材料,确定2-乙基己酸铋为最佳掺杂源。