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本学位论文主要研究了电化学沉积法制备单相Bi,Ag掺杂及Bi,Ag共掺PbTe系热电薄膜材料,通过改变掺杂离子浓度、沉积电位、添加柠檬酸(三者均为恒压法)和改变脉冲时间(脉冲法)等方法分析讨论了它们对MxPb1-xTe(M=Bi、Ag)和AgyBixPb1-x-yTe薄膜的电化学特性、微观形貌、晶粒大小、成分及相结构的影响。本论文利用电流.电压(I-V)循环扫描曲线分析了薄膜的电化学特性,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和x射线衍射(XRD)等测试手段对沉积膜的微观形貌、成分及相结构进行了表征。研究结果表明:
BixPb1-xTe热电薄膜:(1)此种薄膜的电化学沉积过程满足典型的溶液扩散控制生长特性。 (2)Bi3+浓度的改变对薄膜的微观形貌有较大影响:电解液中Bi3+浓度小于3mM时,薄膜主要由PbTe相与BiTe相构成:而电解液中Bi3+浓度为3mM时,薄膜中还出现了Bi与Pb的单相。 (3)不同沉积电位下制各的BixPb1-xTe薄膜主要为面心立方结构的PbTe与BiTe相,无择优取向;沉积电位较负(-0.78V)时,薄膜中还会出现PbBi相;而沉积电位正移(电流密度降低)会使沉积膜的结晶性变差。 (4)添加柠檬酸能使Bi、Te、Pb实现有效共沉积,并减少沉积膜中的枝晶,使膜更加致密平整。
AgxPb1-xTe热电薄膜: (1)此种薄膜的致密度随电解液中Ag+浓度的减小而增大,但其相结构保持不变。 (2)只有在沉积电位为-0.78V时,薄膜中才会出现Ag2Te相,在其它电位时仅存在PbTe相。 (3)采用脉冲法沉积时,当较正电位的沉积时间较长(2s)时,薄膜中只有PbTe相,而当该脉冲沉积时间较小(0,1s)时,薄膜中还有Ag2Te相出现;因此可通过控制不同沉积电位的沉积时间调整薄膜的相结构。 (4)电解液中添加适当浓度的柠檬酸可在一定程度上抑制薄膜的枝晶状生长。 AgxBiyPb1-x-yTe热电薄膜: (1)此种薄膜的电化学沉积过程满足典型的溶液扩散控制生长特性。 (2)电解液中Bi3+浓度的改变对沉积膜的微观形貌有较大影响,但并未表现出明显的影响规律。沉积膜中Bi原子的百分比随着电解液中Bi3+浓度减小线性增大,而Ag和Te的原子百分比先减小后增大,Pb原子的百分比则是先增大后减小。 (3)改变脉冲电位的沉积时间可有效控制薄膜中各元素的原子百分比及相结构。