p型NbFeSb基半赫斯勒合金的放量制备与界面行为
发布时间：2021-03-25 21:32
最近几年广为研究的半赫斯勒化合物（half-Heusler）被研究者普遍认为是目前最有大规模商业化应用的高温热电材料之一,原因是其具有许多优异的性能,例如电学性能、热稳定性和机械性能等等。经过这几年研究者的大量实验和理论研究,现在P型half-Heusler化合物的热电优值（zT）已经达到1.5,具备了组装成热电器件用于应用的条件。因此,探索制备大块热电材料的工艺,以及寻找到与之匹配的形成较小接触电阻和接触热阻的电极材料成为当务之急。本文以NbFeSb基half-Heusler合金为研究对象,主要研究了大块热电材料的制备工艺和其性能衰减的原因,以及筛选合适的金属做电极获得较小的接触电阻,并研究了电极结在高温下的稳定性。获得如下主要结果:1)相比于小块材料,制备大块NbFeSb基half-Heusler热电材料,比较重要的工艺变化是要延长热电材料的烧结时间,以及延长烧结后的样品的退火时间。这样可以获得高致密度和基本无杂相的大块NbFeSb基half-Heusler热电材料。但同时会引起晶粒的长大,减少晶界对声子的散射,导致大块NbFeSb基half-Heusler热电材料在整个测试温度区...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)塞贝克效应和(b)帕尔贴效应的示意图
第一章绪论3）帕尔贴效应帕尔贴效应和塞贝克效应互为逆效应[5]。同样，对由两种不同的材料构成的回路中通直流电流后，在这两种材料的两个接头处会产生一个温度差。这种现象即为帕尔贴效应。定义帕尔贴热是由帕尔贴效应产生的热流量。如图1.1(b)所示，如果将一个外部电压V加在由a、b两种导电材料连接的闭合回路上，也就是说当这一回路中有一个电流I通过，接点处将会出现吸热或者放热现象。由帕尔贴效应产生的吸热（放热）可以表示为：abq=I(1.4)其中，ab是两种材料间的相对帕尔贴系数，ab=ba，其单位是WA-1，为回路中通过的电流，q为接点处的吸（放）热速率。3）汤姆逊效应汤姆逊效应是存在于均匀单一材料中的热电转换物理学现象[5]。如果直流电流在温度分布不均匀的材料中通过时，导体除会产生一个不可逆的焦耳热之外，还会吸收或放出一定的热量（这部分热量就是汤姆孙热）。汤姆孙热表达式如下：q=IΔT(1.5)其中，是Thomson系数，其单位是VK-1，I是材料中经过的电流，ΔT定义为在电流方向的温度差。当电流方向与温度梯度方向不同，导体放热，是一个负数，相反，当电流方向与温度梯度方向相同，导体吸热，是一个正数。图1.2汤姆逊效应示意图Fig.1.2SketchmapforThomsoneffect4）这三种效应之间的相互关系这三种不同效应的三个系数Seebeck系数ab、Peltier系数ab和Thomson系
浙江大学硕士论文4数，互相之间的开尔文关系可以用两个表达式表示，分别为：ababT=(1.6)ababddTT=(1.7)1.2热电优值和热电转换效率热电研究人员通过利用Peltier效应和Seebeck效应，在热电器件中就可以分别实现固态制冷以及温差发电。热电器件可以将热电效应加以应用。如图1.3所示就是热电器件的基本结构，热电器件可以实现两种应用，一是发电，二是制冷。其结构原理简单说，将是把一个n型半导体材料和一个p型半导体材料连接成一个闭合回路，然后在其两端人为制造一个温差，它就可以产生电动势；或者在这一通路内通电流，使其产生放出/吸收热量的现象，实现制冷的作用。如图1.4所示，在实际的大规模应用中，一般会将许多对p-n结串联以及并联组成一个闭合通路，最后，将器件单元通过陶瓷片等材料封装，这样一来，热电器件的稳定性就可以得到极大的保障。图1.3热电器件的两种应用：(a)热电发电和(b)热电制冷Fig.1.3Modelof(a)thermoelectricgeneratorand(b)thermoelectricrefrigerator.
【参考文献】：
期刊论文
[1]Low contact resistivity and long-term thermal stability of Nb0.8Ti0.2FeSb/Ti thermoelectric junction[J]. Zhijie Huang,Li Yin,Chaoliang Hu,Jiajun Shen,Tiejun Zhu,Qian Zhang,Kaiyang Xia,Jiazhan Xin,Xinbing Zhao. Journal of Materials Science & Technology. 2020(05)
[2]Electronical and thermoelectric properties of half-Heusler ZrNiPb under pressure in bulk and nanosheet structures for energy conversion[J]. Hossein Asghar Rahnamaye Aliabad,Zahra Nodehi,Behrooz Maleki,Azam Abareshi. Rare Metals. 2019(11)
[3]热电器件的界面和界面材料[J]. 胡晓凯,张双猛,赵府,刘勇,刘玮书. 无机材料学报. 2019(03)
本文编号：3100362
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)塞贝克效应和(b)帕尔贴效应的示意图
第一章绪论3）帕尔贴效应帕尔贴效应和塞贝克效应互为逆效应[5]。同样，对由两种不同的材料构成的回路中通直流电流后，在这两种材料的两个接头处会产生一个温度差。这种现象即为帕尔贴效应。定义帕尔贴热是由帕尔贴效应产生的热流量。如图1.1(b)所示，如果将一个外部电压V加在由a、b两种导电材料连接的闭合回路上，也就是说当这一回路中有一个电流I通过，接点处将会出现吸热或者放热现象。由帕尔贴效应产生的吸热（放热）可以表示为：abq=I(1.4)其中，ab是两种材料间的相对帕尔贴系数，ab=ba，其单位是WA-1，为回路中通过的电流，q为接点处的吸（放）热速率。3）汤姆逊效应汤姆逊效应是存在于均匀单一材料中的热电转换物理学现象[5]。如果直流电流在温度分布不均匀的材料中通过时，导体除会产生一个不可逆的焦耳热之外，还会吸收或放出一定的热量（这部分热量就是汤姆孙热）。汤姆孙热表达式如下：q=IΔT(1.5)其中，是Thomson系数，其单位是VK-1，I是材料中经过的电流，ΔT定义为在电流方向的温度差。当电流方向与温度梯度方向不同，导体放热，是一个负数，相反，当电流方向与温度梯度方向相同，导体吸热，是一个正数。图1.2汤姆逊效应示意图Fig.1.2SketchmapforThomsoneffect4）这三种效应之间的相互关系这三种不同效应的三个系数Seebeck系数ab、Peltier系数ab和Thomson系
浙江大学硕士论文4数，互相之间的开尔文关系可以用两个表达式表示，分别为：ababT=(1.6)ababddTT=(1.7)1.2热电优值和热电转换效率热电研究人员通过利用Peltier效应和Seebeck效应，在热电器件中就可以分别实现固态制冷以及温差发电。热电器件可以将热电效应加以应用。如图1.3所示就是热电器件的基本结构，热电器件可以实现两种应用，一是发电，二是制冷。其结构原理简单说，将是把一个n型半导体材料和一个p型半导体材料连接成一个闭合回路，然后在其两端人为制造一个温差，它就可以产生电动势；或者在这一通路内通电流，使其产生放出/吸收热量的现象，实现制冷的作用。如图1.4所示，在实际的大规模应用中，一般会将许多对p-n结串联以及并联组成一个闭合通路，最后，将器件单元通过陶瓷片等材料封装，这样一来，热电器件的稳定性就可以得到极大的保障。图1.3热电器件的两种应用：(a)热电发电和(b)热电制冷Fig.1.3Modelof(a)thermoelectricgeneratorand(b)thermoelectricrefrigerator.
【参考文献】：
期刊论文
[1]Low contact resistivity and long-term thermal stability of Nb0.8Ti0.2FeSb/Ti thermoelectric junction[J]. Zhijie Huang,Li Yin,Chaoliang Hu,Jiajun Shen,Tiejun Zhu,Qian Zhang,Kaiyang Xia,Jiazhan Xin,Xinbing Zhao. Journal of Materials Science & Technology. 2020(05)
[2]Electronical and thermoelectric properties of half-Heusler ZrNiPb under pressure in bulk and nanosheet structures for energy conversion[J]. Hossein Asghar Rahnamaye Aliabad,Zahra Nodehi,Behrooz Maleki,Azam Abareshi. Rare Metals. 2019(11)
[3]热电器件的界面和界面材料[J]. 胡晓凯,张双猛,赵府,刘勇,刘玮书. 无机材料学报. 2019(03)
本文编号：3100362
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