N型SnSe基热电材料的制备与性能研究

来源 :深圳大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:bmw335
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
热电材料作为一种新型的环境友好型功能材料,能够实现热能和电能之间的相互转换,具有十分广阔的应用前景。具有二维层状晶体结构的SnSe本征呈p型导电特性,在室温下,其间接带隙为0.829eV,在高温下直接带隙为0.464eV。因其拥有超低的热导率,单晶SnSe的ZT值在923 K高达2.6,是近年来中高温热电材料报道的最高值之一。热电器件由n型和p型材料共同组成,因此虽然p型SnSe的性能较高,但高性能的n型SnSe较难制备。鉴于此,本文拟通过掺杂等手段调控SnSe的传导特性,在获取n型SnSe材料的同时,提高其热电性能。由于近年来薄膜热电材料的研究是热电领域的又一研究热点,因此在获取高性能n型SnSe热电材料的基础上,我们并,更进一步采用热蒸发技术制备了n型SnSe薄膜,并对其热电特性进行了深入的探索。主要研究内容如下:首先,采用机械合金化制备SnSe前驱体粉末,使用放电等离子体烧结技术(SPS)制备多晶SnSe块体材料,并使用Ti、Pb对其进行掺杂调控。结果表明,所制备的样品呈典型的片状结构,在Ti掺杂量大于3%时,SnSe由p型转变为n型半导体,虽然电导率和热导率未见明显变化,但当Ti掺杂量为6%时,塞贝克系数绝对值与未掺杂的相比在723K由372.7μV/K提高至471.9μV/K,ZT值在723K由0.11提高到0.14。更进一步,我们选取Ti掺杂量为6%的样品进行不同浓度Pb的共掺杂(Sn1-x-x Ti0.06Pbx Se,x=0.1,0.2,0.3),结果显示,掺杂后样品的热导率大幅度降低,与未掺杂的样品相比,在室温下从1.2W/(mK)下降到0.72W/(mK)。同时,共掺杂后,样品的电导率也获得了有效的提高,Pb掺杂量为20%的样品热电性能最优,与未掺杂Pb的样品相比,功率因子由135.8μW/(mK2)提高至299.4μW/(mK2),最高ZT值可达0.37。其次,采用机械合金化制备SnSe前驱体粉末,采用真空热蒸发技术制备SnSe薄膜。研究结果表明,随着热蒸发电流强度的增加,样品的结晶度逐渐升高,电流强度为120A时薄膜样品的热电性能最优。在此基础上,将样品在523 K、573K、623 K、673 K的温度下热处理1小时,探究热处理条件对薄膜热电性能的影响。结果表明,热处理后,样品形成了明显的片状结构,与未退火的样品相比,进行623 K热处理的样品,电导率由1.7 S/cm提高至18.4 S/cm,塞贝克系数绝对值则由27.5μV/K上升至108.4μV/K,功率因子由0.129μW/mK2提高至21.6μW/mK2。在此热蒸发条件下,我们制备Ti、Pb共掺杂的SnSe薄膜样品。结果表明,共掺杂的样品的电导率显著升高,Pb掺杂量为30%的样品的功率因子最高,为79.1μW/mK2
其他文献
2018年暑期档,小成本电影《我不是药神》风靡全国各大院线,朋友圈被泪目刷屏。其讲述的就是“慢粒白血病”病人因进口药价格过于昂贵不得不走私印度仿制药而与有关部门“抗争
随着MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)技术越来越广泛地应用于电容传感器,人们对电容检测电路的电容测量范围的要求也越高。由于sigma-delta模数转换器在低频应用中容
为促进高强钢材在混凝土结构加固领域的应用,本文提出了内置高强钢丝箍+钢套管加固钢筋混凝土柱、高强钢部件加固钢筋混凝土框架节点两种加固方法。为初步验证这两种方法的有
太赫兹宽带滤波器是太赫兹功能器件中的重要组成部分,在医学成像、安全检查、产品检测等太赫兹技术应用方面具有重大的研究意义。目前太赫兹宽带滤波器的实现方法包括表面等
煤炭资源的开发和矿区生态建设之间的平衡发展不但是经济问题、环境问题,更是当前的社会问题,是保持国民经济稳定运行,经济快速增长,和社会安定的重要保障。近年来内蒙古D县
针对高官营铁矿回采效率低的问题,以-170m中段矿体为研究对象,结合理论分析、数学分析及数值模拟分析等手段,优选最适合于该中段开采的采矿方法,并对开采过程进行数值模拟研
多目标优化在近些年来受到了越来越多的关注,将进化计算应用在多目标优化领域是解决多目标优化问题的一个非常有效的方法。除了静态的多目标优化问题,动态多目标优化问题(DMO
电磁层析成像技术是一种基于电磁感应原理的新型过程层析成像技术。以Radon变换原理为基础,对同一物体进行多角度循环激励,然后通过一定的算法将检测信息反演成像。其应用领域包括对金属异物的定位检测、对化工过程的反应程度监测、对地质成分检测、生物医学以及建筑或者桥梁钢筋位置检测等领域。本论文从民航中的鞋底异物检测的需求、建筑物中的钢筋分布及其状态检测需求以及地下金属探测需求三个部分出发,提出如何在非接触
瞬态电子器件是基于传统电子器件的基础上,实现了电子器件概念上的颠覆,在生物医学器件、安全存储器件和环境传感器等领域有着广阔的应用前景,引起了人们极大的研究兴趣和关
土壤重金属具有隐蔽性强、易传播及危害大等特点,严重胁迫耕地生态系统及人类身体健康。黄土丘陵沟壑区作为传统农业区与生态脆弱区的复合区域,长期的农耕活动促使土壤重金属