N型钆掺杂赝三元半导体致冷材料的微观结构与热电性能
发布时间：2021-02-20 22:25
半导体致冷材料是一种可实现热电相互转化的功能材料,N型半导体致冷材料因其室温下性能优异而备受青睐。已有研究表明,点缺陷对半导体致冷材料的载流子浓度有较大影响,因此采用掺杂法引入缺陷可以改变材料的能带结构,从而提升材料的热电性能。稀土元素本身的局部磁矩可以提高材料的Seebeck系数,特殊的f层电子又可以与其他元素的d电子形成杂化效应,进一步优化材料的热电性能。此外,机械合金化法可以制备得到成分均匀的细小颗粒,使材料具有良好的热电性能。本文采用机械合金化烧结热压法制备N型钆掺杂赝三元半导体致冷材料,使用X射线衍射仪和扫描电子显微镜进行微观结构分析,通过霍尔效应分析材料的载流子浓度,通过测试材料的电导率、温差电动势率和热导率分析制备工艺参数对N型钆掺杂赝三元半导体致冷材料热电性能的影响规律,进而揭示赝三元半导体致冷材料热电性能优化机理。微观结构分析表明,烧结使材料的内应力得到释放,同时烧结会对晶粒的生长起促进作用导致晶粒聚集长大。随着热压温度的升高,XRD图谱结果显示衍射峰的峰值增高,半高宽减小;SEM图像结果显示晶粒长大且晶体颗粒间孔隙减小,空隙率降低,因此热压温度的升高对晶粒的生长起到...
【文章来源】：哈尔滨师范大学黑龙江省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 热电效应及其物理机制
1.3 热电材料的研究进展
2Te3基半导体致冷材料的研究现状"> 1.4 Bi2Te3基半导体致冷材料的研究现状
1.5 本文研究内容
第2章 实验材料的制备过程及测试方法
2.1 实验流程
2.2 材料制备
2.2.1 机械合金化法制备粉体材料
2.2.2 高温烧结
2.2.3 控温热压制备块体材料
2.2.4 测试材料的切割
2.3 微观结构及霍尔系数测试方法
2.3.1 XRD测试
2.3.2 SEM测试
2.3.3 霍尔系数测试
2.4 热电参数测试方法
2.4.1 Seebeck系数测试
2.4.2 电导率测试
2.4.3 热导率测试
第3章 N型钆掺杂赝三元致冷材料微观结构分析
3.1 微观结构分析
3.1.1 XRD图谱分析
3.1.2 SEM结构分析
3.2 载流子输运分析
3.3 本章小结
第4章 N型钆掺杂赝三元致冷材料热电性能分析
4.1 Seebeck系数分析
4.2 电导率分析
4.3 功率因子分析
4.4 热导率分析
4.5 ZT值分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]塞贝克系数的估算[J]. 刘静. 科技创新与应用. 2020(02)
[2]Pb掺杂对Bi0.5Sb1.5Te3热电材料性能的影响[J]. 马正青,王诗野,杨明杰. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2019(06)
[3]Approaching the minimum lattice thermal conductivity of p-type SnTe thermoelectric materials by Sb and Mg alloying[J]. Tiezheng Fu,Jiazhan Xin,Tiejun Zhu,Jiajun Shen,Teng Fang,Xinbing Zhao. Science Bulletin. 2019(14)
[4]钇掺杂P型赝三元半导体热电材料的微观结构与热电性能[J]. 潘春光,王义伟,王月媛. 哈尔滨师范大学自然科学学报. 2019(02)
[5]热电材料中的晶格热导率[J]. 沈家骏,方腾,傅铁铮,忻佳展,赵新兵,朱铁军. 无机材料学报. 2019(03)
[6]热电发电器件与应用技术:现状、挑战与展望[J]. 张骐昊,柏胜强,陈立东. 无机材料学报. 2019(03)
[7]Transverse magnetoresistance peculiarities of thermoelectric Lu-doped Bi2Te3 compound due to strong electrical disorder[J]. Oleg Ivanov,Maxim Yaprintsev,Elena Danshina. Journal of Rare Earths. 2019(03)
[8]碲化铋热电材料研究进展评述[J]. 牛厂磊,唐显,李鑫. 中国陶瓷. 2019(01)
[9]Introduction of porous structure:A feasible and promising method for improving thermoelectric performance of Bi2Te3 based bulks[J]. Jie Hu,Xi’An Fan,Chengpeng Jiang,Bo Feng,Qiusheng Xiang,Guangqiang Li,Zhu He,Yawei Li. Journal of Materials Science & Technology. 2018(12)
[10]过量Pb对PbTe热电性能的影响[J]. 邢媛,李洪涛. 科技视界. 2018(28)
博士论文
[1]PbTe基和Cu2Se热电材料的高压合成及性能研究[D]. 孙浩.燕山大学 2019
[2]CaMnO3和Ca3Co4O9氧化物热电材料的掺杂及热电性能的研究[D]. 杨涛.吉林大学 2018
硕士论文
[1]PbTe单晶热电材料制备与电传输特性研究[D]. 陈钟.云南师范大学 2019
[2]SiGe半导体的制备和表征及温差电偶臂尺寸设计[D]. 时炯.哈尔滨工业大学 2016
[3]MS结合PAS技术快速制备SiGe合金及其热电性能[D]. 卢瑞明.武汉理工大学 2015
[4]RXTe3（X=Bi,Sb）的制备与低温特性[D]. 杨二豪.杭州电子科技大学 2014
[5]Si80Ge20热电材料的制备与性能研究[D]. 王华文.武汉理工大学 2007
[6]稀土置换型纳米Bi2Te3基热电材料的溶剂热合成[D]. 张艳华.浙江大学 2005
本文编号：3043430
【文章来源】：哈尔滨师范大学黑龙江省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 热电效应及其物理机制
1.3 热电材料的研究进展
2Te3基半导体致冷材料的研究现状"> 1.4 Bi2Te3基半导体致冷材料的研究现状
1.5 本文研究内容
第2章 实验材料的制备过程及测试方法
2.1 实验流程
2.2 材料制备
2.2.1 机械合金化法制备粉体材料
2.2.2 高温烧结
2.2.3 控温热压制备块体材料
2.2.4 测试材料的切割
2.3 微观结构及霍尔系数测试方法
2.3.1 XRD测试
2.3.2 SEM测试
2.3.3 霍尔系数测试
2.4 热电参数测试方法
2.4.1 Seebeck系数测试
2.4.2 电导率测试
2.4.3 热导率测试
第3章 N型钆掺杂赝三元致冷材料微观结构分析
3.1 微观结构分析
3.1.1 XRD图谱分析
3.1.2 SEM结构分析
3.2 载流子输运分析
3.3 本章小结
第4章 N型钆掺杂赝三元致冷材料热电性能分析
4.1 Seebeck系数分析
4.2 电导率分析
4.3 功率因子分析
4.4 热导率分析
4.5 ZT值分析
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]塞贝克系数的估算[J]. 刘静. 科技创新与应用. 2020(02)
[2]Pb掺杂对Bi0.5Sb1.5Te3热电材料性能的影响[J]. 马正青,王诗野,杨明杰. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2019(06)
[3]Approaching the minimum lattice thermal conductivity of p-type SnTe thermoelectric materials by Sb and Mg alloying[J]. Tiezheng Fu,Jiazhan Xin,Tiejun Zhu,Jiajun Shen,Teng Fang,Xinbing Zhao. Science Bulletin. 2019(14)
[4]钇掺杂P型赝三元半导体热电材料的微观结构与热电性能[J]. 潘春光,王义伟,王月媛. 哈尔滨师范大学自然科学学报. 2019(02)
[5]热电材料中的晶格热导率[J]. 沈家骏,方腾,傅铁铮,忻佳展,赵新兵,朱铁军. 无机材料学报. 2019(03)
[6]热电发电器件与应用技术:现状、挑战与展望[J]. 张骐昊,柏胜强,陈立东. 无机材料学报. 2019(03)
[7]Transverse magnetoresistance peculiarities of thermoelectric Lu-doped Bi2Te3 compound due to strong electrical disorder[J]. Oleg Ivanov,Maxim Yaprintsev,Elena Danshina. Journal of Rare Earths. 2019(03)
[8]碲化铋热电材料研究进展评述[J]. 牛厂磊,唐显,李鑫. 中国陶瓷. 2019(01)
[9]Introduction of porous structure:A feasible and promising method for improving thermoelectric performance of Bi2Te3 based bulks[J]. Jie Hu,Xi’An Fan,Chengpeng Jiang,Bo Feng,Qiusheng Xiang,Guangqiang Li,Zhu He,Yawei Li. Journal of Materials Science & Technology. 2018(12)
[10]过量Pb对PbTe热电性能的影响[J]. 邢媛,李洪涛. 科技视界. 2018(28)
博士论文
[1]PbTe基和Cu2Se热电材料的高压合成及性能研究[D]. 孙浩.燕山大学 2019
[2]CaMnO3和Ca3Co4O9氧化物热电材料的掺杂及热电性能的研究[D]. 杨涛.吉林大学 2018
硕士论文
[1]PbTe单晶热电材料制备与电传输特性研究[D]. 陈钟.云南师范大学 2019
[2]SiGe半导体的制备和表征及温差电偶臂尺寸设计[D]. 时炯.哈尔滨工业大学 2016
[3]MS结合PAS技术快速制备SiGe合金及其热电性能[D]. 卢瑞明.武汉理工大学 2015
[4]RXTe3（X=Bi,Sb）的制备与低温特性[D]. 杨二豪.杭州电子科技大学 2014
[5]Si80Ge20热电材料的制备与性能研究[D]. 王华文.武汉理工大学 2007
[6]稀土置换型纳米Bi2Te3基热电材料的溶剂热合成[D]. 张艳华.浙江大学 2005
本文编号：3043430
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/gongchengguanli/3043430.html
