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n型Bi_2Te_3系热电材料成型与性能研究

热电材料能够实现电能和热能之间的直接转换,在某些场合应用优势明显。Bi_2Te_3 系材料是当前应用最广的热电材料,主要采用布里奇曼(Bridgman)法制备,但其机械强度低,易解理。通过使用先熔炼合金再粉碎熔块,再用烧结成型虽可以提高材料机械加工性能,但是这种方法的工序多、成本高,且材料的热电性能较低。本文首先综述了热电材料的发展情况,并对粉末冶金方法制备Bi_2Te_3 系热电材料做了介绍。机械合金化是一种制备粉末材料的常用方法,能够将原始粉末通过球磨直接合成合金粉末,制备出熔炼法无法合成的材料,具备低成本的优势。本文采用机械合金化方法制备n 型Bi_2Te_3系合金粉末,再利用热压方法烧结成型; 为提高材料的热电性能,对热压样品进行了热挤压对于材料热电性能的影响的探索性工作。本文首先对n 型Bi_2Te_3系热电材料的机械合金化工艺进行了摸索,通过XRD 和DTA 分析表明经4 小时球磨之后即已获得单相的Bi_2Te_3  (本文共105页) 本文目录 | 阅读全文>>

《金属功能材料》2005年02期
金属功能材料

加Y和Y_2O_3对β-FeSi_2热电性能的影响

热电发电可直接将热能转变成为电能,是一种颇受青睐的无公害发电方法。这种发电方法即不产生废气、机械振动和噪声,又不需要维护。半导体二硅化铁βFeSi2原料来源丰富、抗氧化性好且无毒性,是一种在高温(直到1200K)范围很有实用价值的热电材料,但它的热电性能尚须改进。为了改进βFeSi2的热电性能,提高电阻率、热电动势系数以及减小导热率都是很重要的。为此,研究了在含Co的βFeSi2(Fe0.98Co0.02Si2)中添加Y2O3的效果。研究用的试样成分为Fe0.98Co0.02Si2,是由纯金属铁、硅、钴粉按所要求的克分子比配成的混合...  (本文共1页) 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

SnTe基化合物半导体材料的微结构调控及热电性能研究

热电材料可实现热能与电能之间的相互转换,是解决日益严重的能源危机及环境问题的有效方案之一。当前,能源转换效率低下以及材料中含有贵金属、重金属是制约热电材料推广应用的主要障碍,因此,发展绿色环保、性能优异的新型热电材料具有十分重要的意义。作为一种价格低廉、绿色环保的化合物,SnTe被认为是一种潜在的热电材料,近年来受到人们的广泛关注。然而,本征的Sn Te化合物热电性能并不突出,归结起来,主要由以下几点原因所致:其一,大量的本征Sn空位导致过高的空穴浓度(10~(20)-10~(21)cm~(-3))而恶化了电性能;其二,带隙过窄且价带中的重带与轻带能量劈裂较大(0.3-0.4eV),不利于重带参与电输运并实现价带简并以提高Seebeck系数;其三,晶格热导率较大。针对上述问题,本文通过成分掺杂、同质/异质复合、微结构设计等思路,采用点缺陷工程、能带工程、纳米结构工程等方法调控材料中载流子浓度,调节能带结构,优化晶格热导率,进而实...  (本文共200页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)
中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所)

新型类液态硫银锗矿族化合物热电性能研究

热电技术能够实现电能和热能的相互转换,并具有无传动部件、高服役可靠性的特点,因而广泛应用于空间发电和各种制冷领域。特别是在过去几十年,由于全球能源危机和环境污染的加重,热电技术应用于汽车尾气发电以及钢铁厂等的低品位废热回收。热电技术的研究重点是获得具有高热电优值的热电材料,本论文在“声子液体-电子晶体”概念指导下,探索具有高热电性能的新型硫银锗矿族化合物。以Cu_8GeSe_6和Ag_9GaSe_6两种化合物作为研究对象,表征热电性能,分析电热输运机制,探寻结构与性能之间的关系,并通过对结构和输运参数的调控来优化热电性能。本论文主要取得以下创新性成果:1、发现Cu_8GeSe_6化合物是一种具有本征低热导率的新型热电材料,其zT值在700K时达到0.55。在非快离子导体相中,铜离子与[GeSe_6]框架之间存在的弱化学键能够在材料中引入大量非简谐振动的低频光学支声子,阻碍正常声子的传播,从而导致其本征低的晶格热导率。在快离子导体...  (本文共132页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
清华大学

窄禁带硒化物半导体的输运特性与热电性能研究

随着全球化石能源短缺与环境污染问题的加剧,能够实现热能和电能直接转换的热电材料引起了研究者的广泛关注。多数硒化物材料元素含量丰富、价格低、毒性小,其中一些化合物具有合适的禁带宽度和较高的热电性能。然而由于研究时间较短,其性能仍有待进一步提高,电、热输运特性更需要深入理解。本文根据高性能热电材料的一般特征,选取窄禁带硒化物半导体作为研究对象;在制备高质量样品的基础上,深入研究了材料的输运性质,通过掺杂等手段提高了热电性能。本文首先研究了具有类金刚石结构的Cu_3SbSe_4化合物的输运性质,首次引入Cu空位优化了载流子浓度和热电性能。进一步通过Sn掺杂,材料的zT值在673K达到0.7,是初始成分的两倍。本研究揭示了重掺杂Cu_3SbSe_4的电输运现象基本满足单抛物带特性,并基于此确定了态密度有效质量和形变势等关键材料参数,还预测了价带顶附近存在能带劈裂。Cu_3SbSe_3与Cu_3SbSe_4只相差一个硒原子,但其晶体结构和...  (本文共128页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
重庆大学

能带工程改性P型SnSe_(1-x)S_x(0≤x≤0.5)单晶材料热电性能

热电转化技术是能直接实现热能与电能转化的一种技术,为回收废热并将其转化为电能提供了一种有效的解决方案。过去的20年中,“声子玻璃-电子晶体”概念的提出,极大推动热电材料的发展,使热电材料的性能获得显著的提高。不过这些热电材料的研究成果基本都集中在多晶材料中,而单晶材料却鲜有研究。本文将以具有本征低晶格热导率的层状SnSe单晶系列材料为研究对象,利用自制单晶炉生长该体系的单晶材料。我们结合固体能带理论,晶格动力学和第一性原理计算,系统研究了该材料体系的p型SnSe基单晶热电材料的电声输运与电子结构,晶体结构的关联规律,为该单晶热电材料系列的后续研究奠定理论和实验基础。本文的主要研究成果如下:(1)运用密度泛函理论计算了SnSe的电子结构,计算结果表明该材料是带隙值为0.62 e V的间接带隙半导体,价带顶主要由Se的4p电子轨道组成,导带底主要由Sn的5p电子轨道组成。p型SnSe的电输运主要由Se的4pz轨道,n型SnSe的电输...  (本文共122页) 本文目录 | 阅读全文>>