Cu-Ga-Te基三元半导体化合物的结构与热电性能研究
发布时间：2020-08-23 22:56
【摘要】：新发现的黄铜矿结构半导体Cu_(18)Ga_(25)Te_(50)(Cu/Ga=0.72)存在固有的Cu空位缺陷,这种较高的铜空位率使得其成为很有潜力的热电材料。本文通过粉末冶金法利用放电等离子烧结(SPS)技术成功制备出Cu_(18)Ga_(25)Te_(50),并对其进行热电性能的研究。在此基础上,通过不同的元素掺杂,研究了Cu_(18)Ga_(25)Sb_xTe_(50-x)(x=0,1.875,2.5,3.125)、Cu_(18)Ga_(25)Sb_xTe_(50)(x=1.5625,3.125,3.75,4.375)和(Cu_(18)Ga_(25)Te_(50))_(1-x)(MnTe)_x(x=0.05,0.1,0.15,0.2)三种材料的结构与热电性能。主要研究结果总结如下:1、在Cu_(18)Ga_(25)Sb_xTe_(50-x)(x=0,1.875,2.5,3.125)系列材料中,我们采用Sb替换Te后,使得Sb-5p轨道在价带中与Cu-4s和Te-5p轨道发生杂化。随着Sb含量的增加,费米能级(E_f)钉扎作用消失并朝着价带内移动。这种能带结构的改变使得载流子浓度比Cu_(18)Ga_(25)Te_(50)提升一个数量级以上,因此材料的功率因子显著提升。结合由晶格混乱度增加所降低的晶格热导率,在x=2.5,T=854 K时获得了该系列材料最高的ZT值(1.2)。2、在Cu_(18)Ga_(25)Sb_xTe_(50)(x=1.5625,3.125,3.75,4.375)系列材料中,Sb的直接掺入使得材料的载流子浓度和有效质量显著增加,电导率增大。随着Sb含量的增加,材料的晶格热导率随温度升高逐渐降低,并在x=3.75时最低,该材料的最高ZT值达到最高值1.55,是Cu_(18)Ga_(25)Te_(50)的1.9倍。3、在(Cu_(18)Ga_(25)Te_(50))_(1-x)(Mn Te)_x(x=0.05,0.1,0.15,0.2)系列材料中,MnTe的引入使得材料的电导率有一定的提升,同时材料的Seebeck系数随着MnTe含量的增加逐渐增大,明显高于本征材料。但是由于该系列材料的晶格热导率比未掺杂的高出很多,最终材料的最大ZT值仅为0.64(x=0.2,T=869 K)。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34
【图文】：
大小只与材料本身有关，定义为：u→0u(1-1)其中ΔT 为 a，b 两端的温度差，αab为塞贝克系数，单位为μV/K。Seebeck 系数有正有负，主要取决于材料内部载流子传输特性。一般规定：若电流在热接点处是由导体 a 流入导体 b，则 Seebeck 系数则为正，反之为负。帕尔贴 (Peltier) 效应当有电流通过不同导体 a 和 b 时，在接头处就会有吸热和放热现象。这是由帕尔贴 (Peltier) 在 1834 年首次发现的，故称为帕尔贴效应。吸收或放出的热量只与两种导体的性质和接头温度有关。关系式如下：t u u(1-2)其中πab为帕尔贴系数，单位为 W/A 或者 V 表示。帕尔贴系数同样也有正负，规定当电流在接头 A 处由导体 a 流入导体 b 时，接头 A 处从外界吸热，帕尔贴系数为正，反之则为负。
大小只与材料本身有关，定义为：u→0u(1-1)其中ΔT 为 a，b 两端的温度差，αab为塞贝克系数，单位为μV/K。Seebeck 系数有正有负，主要取决于材料内部载流子传输特性。一般规定：若电流在热接点处是由导体 a 流入导体 b，则 Seebeck 系数则为正，反之为负。帕尔贴 (Peltier) 效应当有电流通过不同导体 a 和 b 时，在接头处就会有吸热和放热现象。这是由帕尔贴 (Peltier) 在 1834 年首次发现的，故称为帕尔贴效应。吸收或放出的热量只与两种导体的性质和接头温度有关。关系式如下：t u u(1-2)其中πab为帕尔贴系数，单位为 W/A 或者 V 表示。帕尔贴系数同样也有正负，规定当电流在接头 A 处由导体 a 流入导体 b 时，接头 A 处从外界吸热，帕尔贴系数为正，反之则为负。
1 绪论电机以及蒸汽循环所需的附属设备。一余 热进行发电也逐步开始投入应用且争力。20 世纪 40 年代，苏联最早研制达到 5%，此后，苏联和美国对温差发空深层探索领域的应用尤为成功。宝马热进行发电，提高了燃油的利用率。20发电机的 BMW5 系汽车，汽车油耗下了“温差发电技术—汽车工业的机遇”大众牌家用轿车，该温差发电器可在功率，满足其 30%用电需要，减少燃
本文编号：2802135
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB34
【图文】：
大小只与材料本身有关，定义为：u→0u(1-1)其中ΔT 为 a，b 两端的温度差，αab为塞贝克系数，单位为μV/K。Seebeck 系数有正有负，主要取决于材料内部载流子传输特性。一般规定：若电流在热接点处是由导体 a 流入导体 b，则 Seebeck 系数则为正，反之为负。帕尔贴 (Peltier) 效应当有电流通过不同导体 a 和 b 时，在接头处就会有吸热和放热现象。这是由帕尔贴 (Peltier) 在 1834 年首次发现的，故称为帕尔贴效应。吸收或放出的热量只与两种导体的性质和接头温度有关。关系式如下：t u u(1-2)其中πab为帕尔贴系数，单位为 W/A 或者 V 表示。帕尔贴系数同样也有正负，规定当电流在接头 A 处由导体 a 流入导体 b 时，接头 A 处从外界吸热，帕尔贴系数为正，反之则为负。
大小只与材料本身有关，定义为：u→0u(1-1)其中ΔT 为 a，b 两端的温度差，αab为塞贝克系数，单位为μV/K。Seebeck 系数有正有负，主要取决于材料内部载流子传输特性。一般规定：若电流在热接点处是由导体 a 流入导体 b，则 Seebeck 系数则为正，反之为负。帕尔贴 (Peltier) 效应当有电流通过不同导体 a 和 b 时，在接头处就会有吸热和放热现象。这是由帕尔贴 (Peltier) 在 1834 年首次发现的，故称为帕尔贴效应。吸收或放出的热量只与两种导体的性质和接头温度有关。关系式如下：t u u(1-2)其中πab为帕尔贴系数，单位为 W/A 或者 V 表示。帕尔贴系数同样也有正负，规定当电流在接头 A 处由导体 a 流入导体 b 时，接头 A 处从外界吸热，帕尔贴系数为正，反之则为负。
1 绪论电机以及蒸汽循环所需的附属设备。一余 热进行发电也逐步开始投入应用且争力。20 世纪 40 年代，苏联最早研制达到 5%，此后，苏联和美国对温差发空深层探索领域的应用尤为成功。宝马热进行发电，提高了燃油的利用率。20发电机的 BMW5 系汽车，汽车油耗下了“温差发电技术—汽车工业的机遇”大众牌家用轿车，该温差发电器可在功率，满足其 30%用电需要，减少燃
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 李洪涛;朱志秀;吴益文;吴晓红;周辉;华沂;孙明星;宿太超;季诚昌;;热电材料的应用和研究进展[J];材料导报;2012年15期
2 黄向阳,徐政,陈立东;Half-Heusler热电半导体材料[J];无机材料学报;2004年01期
本文编号：2802135
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