当前位置:主页 > 科技论文 > 材料论文 >

Mg或Sm元素掺杂对Se替代PbTe、GeTe及其合金的热电性能优化研究

发布时间:2018-12-27 15:04
【摘要】:Pb Te、Ge Te是性能较好的中温热电材料,在发电领域有广泛的应用前景,在节能减排、低碳环保方面具有重要的意义。Se替代Pb Te-Ge Te合金中的Te后,能够增加Pb在Ge Te中的固溶度并提高材料的热电性能。本工作采用熔炼、热处理、淬火及放电等离子烧结(SPS)等工艺制备了Pb0.98-xMgxNa0.02Te0.5Se0.5、Ge1-xMgxTe0.7Se0.3及Ge0.75Pb0.2Sm0.03Te1-xSex三个系列合金样品,以进一步探究Mg及Sm元素掺杂对Se替代的Pb Te、Ge Te及Pb Te-Ge Te合金的物相、微观组织及热电性能的影响规律,优化它们的热电性能。。对Pb0.98-xMgxNa0.02Te0.5Se0.5(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10)系列合金的研究表明:Se的替代增加了Mg的固溶度;合金的电阻率及Seebeck系数随Mg含量的增加先增大后减小,在x=0.06处达到最大值,而其热导率随Mg含量的增加先降低后升高,在x=0.04处达到最小值;最终,Mg掺杂量为x=0.04的合金样品在673 K时获得最高ZT值1.0,比未掺杂Mg合金在相同温度下的0.88高出13.6%。对Ge1-xMgxTe0.7Se0.3(x=0.04,0.07,0.10,0.12)系列合金的研究表明:Mg以析出Mg Se第二相形式存在,较少固溶进合金中;随着Mg含量的增加,合金电阻率增大,Seebeck系数变化不大,但热导率降低较多,最终,Mg掺杂量为0.12的合金样品在673K时获得最大热电优值0.60,比纯Ge Te在相同温度下的0.51高17%。对Ge0.75Pb0.2Sm0.03Te1-xSex(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6)系列合金的研究表明:Se的替代增加了Pb在Ge Te固溶体中的固溶度;稀土元素Sm掺杂细化了调幅分解组织;随着Se含量的增加,合金电阻率上升,Seebeck系数也增加,并且热导率显著降低,最终,Se替代量x=0.5的合金具有最低的热导率0.78 W m-1 K-1(723 K)及最高热电优值ZT=1.5,比x=0的0.99高出51%。
[Abstract]:Pb Te,Ge Te is a medium temperature thermoelectric material with good performance. It has a wide application prospect in power generation field, and has important significance in energy saving and emission reduction, low carbon environmental protection. It can increase the solubility of Pb in Ge Te and improve the thermoelectric properties of the materials. In this work, three series of Pb0.98-xMgxNa0.02Te0.5Se0.5,Ge1-xMgxTe0.7Se0.3 and Ge0.75Pb0.2Sm0.03Te1-xSex alloy samples were prepared by melting, heat treatment, quenching and spark plasma sintering (SPS). In order to study the effect of Mg and Sm doping on the phase, microstructure and thermoelectric properties of Pb Te,Ge Te and Pb Te-Ge Te alloys replaced by Se, the thermoelectric properties of Pb Te,Ge Te and Pb Te-Ge Te alloys were optimized. A series of Pb0.98-xMgxNa0.02Te0.5Se0.5 alloys (0.02 / 0.02 / 0.04 / 0.06 / 0.08 / 0. 10) are studied. The results show that the substitution of Se increases the solution of Mg. The resistivity and Seebeck coefficient of the alloy first increased and then decreased with the increase of Mg content, and reached the maximum at x0. 06, while the thermal conductivity decreased first and then increased with the increase of Mg content, and reached the minimum value at x0. 04. In the end, the highest ZT value of the alloy with Mg doping amount of XG 0.04 is 1.0 at 673K, which is 13.6 higher than that of the undoped Mg alloy at the same temperature. The study on the Ge1-xMgxTe0.7Se0.3 (x _ (0.04) O _ (0.04) ~ (0.07) ~ (0.10) ~ (0.12) alloy shows that Mg exists in the form of precipitated second phase of Mg Se, and less solid solution is introduced into the alloy. With the increase of Mg content, the resistivity of the alloy increases, the Seebeck coefficient does not change much, but the thermal conductivity decreases more. Finally, the maximum thermoelectric excellent value of 0.60 is obtained at 673K when the content of Mg is 0.12. It is 17 times higher than that of pure Ge Te at the same temperature. A series of Ge0.75Pb0.2Sm0.03Te1-xSex alloys (xn00. 1 + 0. 2, 0. 3, 0. 4, 0. 50. 6) show that the substitution of Se increases the solution degree of Pb in Ge Te solid solution, and the Sm doping of rare earth element refines the structure of amplitude modulation decomposition. With the increase of Se content, the resistivity of the alloy increases, the Seebeck coefficient increases, and the thermal conductivity decreases significantly. The lowest thermal conductivity (0.78 W m ~ (-1) K ~ (-1) and the highest thermoelectric excellent value (ZT=1.5,) of the alloy with Se substitution x _ (0.5) are 51% higher than that of x _ (0) 0.99.
【学位授予单位】:深圳大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB34

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 尹大鹏;朱协彬;汪海涛;;ATO粉体的制备工艺及其导电性能的研究[J];安徽工程大学学报;2011年02期

2 卓敬清;李宏建;夏辉;崔昊杨;;金属/多孔硅/硅结构发光器件输运特性的研究[J];半导体光电;2008年04期

3 夏正浩;李炳乾;郑同场;王卫国;张运华;;金属支架0.5W红外发光二极管研究[J];半导体光电;2009年05期

4 李成;李好斯白音;李耀耀;王凯;顾溢;张永刚;;双异质结扩展波长InGaAs PIN光电探测器暗电流研究[J];半导体光电;2009年06期

5 顾晓春;吴思汉;;微波pin二极管电阻与温度的关系[J];半导体技术;2008年12期

6 汤琨;顾书林;朱顺明;;p型N掺杂ZnO薄膜的MOCVD生长与电学性质[J];半导体技术;2008年S1期

7 斯剑霄;吴惠桢;翁斌斌;何展;蔡春锋;;PbTe/Pb_(1-x)Sr_xTe多量子阱中红外发光二极管的研究[J];半导体技术;2008年S1期

8 赵丽霞;袁肇耿;张鹤鸣;;高压VDMOS用外延片的外延参数设计[J];半导体技术;2009年04期

9 熊海;孔学东;章晓文;;MOS结构电容高频C-V特性的应用[J];半导体技术;2010年01期

10 孙莹;杨瑞霞;武一宾;吕晶;王风;;GaAs/Al_xGa_(1-x)As量子阱红外探测器光谱特性的研究[J];半导体技术;2010年03期

相关会议论文 前10条

1 齐领;恩云飞;章晓文;;MOSFET亚阈值斜率随温度变化关系研究[A];中国电子学会可靠性分会第十四届学术年会论文选[C];2008年

2 李相;陈胜平;司磊;;W型光子晶体光纤模型概述与滤波特性研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

3 王锐;周敬;徐荣杰;;高锰TRIP/TWIP钢中ε马氏体X射线衍射分析[A];全国冶金物理测试信息网建网30周年学术论文集[C];2011年

4 封常青;刘树彬;王进红;安琪;;BESⅢ飞行时间电子学电荷测量电路的温度补偿[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集(上册)[C];2008年

5 秦国义;蔡洪中;王剑华;赵怀志;陈亮维;;超音速电弧喷射Ag-Cu共晶熔滴的快速凝固[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年

6 马宏伟;梁敬魁;刘广耀;饶光辉;;一种分离非等效本征重叠峰的方法[A];第八届全国X射线衍射学术会议论文集[C];2003年

7 赵明利;闫果果;杨仕娥;;微晶硅薄膜太阳电池的计算机模拟[A];第十届中国太阳能光伏会议论文集:迎接光伏发电新时代[C];2008年

8 毛德丰;郭伟玲;高国;沈光地;;功率LED电压与温度关系研究[A];中国照明论坛——城市照明节能规划、设计与和谐发展科技研讨会专题报告文集[C];2009年

9 伍凌;王志兴;李新海;李灵均;郑俊超;郭华军;彭文杰;;钛掺杂LiFePO_4的还原插锂合成及其性能[A];2008年全国湿法冶金学术会议论文集[C];2008年

10 康葆强;吕光烈;丁银忠;苗建民;;Rietveld全谱拟合法在文物考古研究中的应用[A];中国文物保护技术协会第七次学术年会论文集[C];2012年

相关博士学位论文 前10条

1 徐晓冰;光伏跟踪系统智能控制方法的研究[D];合肥工业大学;2010年

2 郭文敏;聚乙烯/无机填料复合材料非线性电导特性及机理研究[D];哈尔滨理工大学;2010年

3 章闻奇;几种微电子材料的制备、表征与性能研究[D];南京大学;2011年

4 熊飞;钙钛矿型氧化物薄膜的激光感生热电电压效应及光探测器应用[D];昆明理工大学;2008年

5 赵旺;MOCVD法制备氧化锌发光器件及薄膜晶体管的研究[D];吉林大学;2011年

6 张辉;功能性半导体纳米晶组装体系的制备及其可见光响应性能研究[D];大连理工大学;2011年

7 岳红云;柔性衬底薄膜光伏电池相关材料制备及性能[D];大连理工大学;2011年

8 李俊;有机小分子及微晶硅薄膜晶体管研究[D];上海大学;2011年

9 熊超;ZnO/Si异质结的制备与特性研究[D];华南理工大学;2011年

10 钟春良;a-Si:H/c-Si异质结界面特性的理论研究[D];华南理工大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 智钢;Zn_xCd_(1-x)S纳米粉体及薄膜的制备和光致发光研究[D];郑州大学;2010年

2 李明亮;碳化硅基热电材料的制备及性能研究[D];郑州大学;2010年

3 朱凯;低膨胀堇青石材料的制备与性能研究[D];郑州大学;2010年

4 王文杰;氧化钛基光电子器件[D];郑州大学;2010年

5 祝超;KrF激光微细加工Al_2O_3陶瓷机理及试验研究[D];大连理工大学;2010年

6 张志睿;超薄侧光式LED液晶电视背光源设计与驱动电源硬件实现[D];中国海洋大学;2010年

7 杨伟峰;FeCuNbSiB平面各向异性颗粒复合物的高频磁性和微波吸收性能研究[D];兰州大学;2010年

8 曹琦;喷射沉积技术沉积区域控制研究[D];昆明理工大学;2010年

9 周廷荣;瞬态电压抑制二极管可靠性筛选工艺研究[D];电子科技大学;2010年

10 潘峰;单晶硅太阳电池扩散工艺和绒面制备的研究[D];昆明理工大学;2009年



本文编号:2393253

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2393253.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户3f857***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com