变价稀土元素Yb掺杂协同优化BiCuSeO微结构及热电性能
发布时间：2022-02-27 10:14
热电材料不需要机械传动,能够实现热能和电能的直接转化,极具应用潜力。BiCuSeO是一种具有层状结构的p型半导体热电材料,具有较高的Seebeck系数和较低的热导率,但空穴载流子浓度不高且有效质量较大,导致电导率较低,限制了其热电性能的提高。本文利用两步固相反应及高能球磨合成纯相Bi1-xYbxCuSeO纳米粉末,研究了无压烧结和热压烧结两种情况下,变价稀土元素Yb掺杂对BiCuSeO微观组织结构、电输运特性、热输运特性、载流子特性、能带结构及热电性能的影响规律和掺杂改性机理。研究发现,在粉体合成过程中采用高能球磨引入纳米结构后,块体烧结过程中会产生大量的晶界和位错,这些晶体缺陷会增强声子散射,降低Bi1-xYbxCuSeO样品的晶格热导率,有效地改善了BiCuSeO的热传输性能。采用冷等静压与无压烧结相结合的方法可以制备出致密度较高的块体样品。冷等静压后生坯样品在（00l）晶面存在择优取向,无压烧结通过粉末颗粒间的黏结完成了致密化过程,并无第二相杂质形成,所得样品为纯相Bi1-x
【文章来源】：大连理工大学辽宁省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究目的及意义
1.2 热电效应及其性能参数
1.2.1 塞贝克效应
1.2.2 帕尔帖效应
1.2.3 汤姆孙效应
1.2.4 热电转换效率及热电优值
1.3 热电材料的研究现状
1.3.1 固溶体合金热电材料
1.3.2 氧化物热电材料
1.3.3 其他新兴热电材料体系
1.4 BiCuSeO热电材料的研究进展
1.4.1 BiCuSeO的基本物性
1.4.2 BiCuSeO的性能优化手段
1.5 主要研究内容及意义
2 试验材料及方法
2.1 试验材料及设备
2.2 BiCuSeO的合成方法
2.2.1 粉体合成
2.2.2 块体制备
2.3 组织结构表征
2.4 热电性能测试
2.5 能带结构计算
3 无压烧结BiCuSeO热电材料的Yb掺杂改性
3.1 引言
3.2 p型Bi_(1-x)Yb_xCuSeO热电材料的制备
3.3 无压烧结Yb掺杂对BiCuSeO微观结构的影响
3.3.1 相组成
3.3.2 元素分布
3.3.3 微观形貌
3.4 无压烧结Yb掺杂对BiCuSeO电输运性能的影响
3.4.1 电导率
3.4.2 Seebeck系数
3.4.3 功率因子
3.5 本章小结
4 热压烧结BiCuSeO热电材料的Yb掺杂改性
4.1 引言
4.2 p型Bi_(1-x)Yb_xCuSeO热电材料的制备
4.3 热压烧结Yb掺杂对BiCuSeO微观结构的影响
4.3.1 相组成
4.3.2 元素分布
4.3.3 微观形貌
4.3.4 XPS分析
4.3.5 载流子分析
4.4 Yb掺杂对BiCuSeO能带结构的影响
4.5 Yb掺杂对BiCuSeO热电性能的影响
4.5.1 Yb掺杂对Bi_(1-x)Yb_xCuSeO电输运性能的影响
4.5.2 Yb掺杂对Bi_(1-x)Yb_xCuSeO热输运性能的影响
4.5.3 Yb掺杂对Bi_(1-x)Yb_xCuSeO热电优值的影响
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]热电能源材料研究进展[J]. 张宗委,王心宇,刘一杰,曹峰,赵立东,张倩. 硅酸盐学报. 2018(02)
[2]传统合金型热电材料研究进展[J]. 王美涵,王新宇,雷浩,邰凯平,侯朝霞. 人工晶体学报. 2017(10)
[3]Processing of advanced thermoelectric materials[J]. LI JingFeng,PAN Yu,WU ChaoFeng,SUN FuHua,WEI TianRan. Science China（Technological Sciences）. 2017(09)
[4]Thermoelectric transport properties of Bi CuSeO with embedded La0.8Sr0.2CoO3 nanoinclusions[J]. LIU YaoChun,LAN JinLe,ZHANG BoPing,LIN YuanHua,NAN CeWen. Science China（Technological Sciences）. 2016(07)
[5]n型热电材料的研究现状[J]. 马秋花,路朋献. 电工材料. 2005(04)
[6]半导体热电材料研究进展[J]. 刘宏,王继扬. 功能材料. 2000(02)
博士论文
[1]BaCu2Se2和BiCuSeO热电材料的掺杂及织构化改性[D]. 李静.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]方钴矿的界面调控与热电性能[D]. 秦丹丹.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3645270
【文章来源】：大连理工大学辽宁省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究目的及意义
1.2 热电效应及其性能参数
1.2.1 塞贝克效应
1.2.2 帕尔帖效应
1.2.3 汤姆孙效应
1.2.4 热电转换效率及热电优值
1.3 热电材料的研究现状
1.3.1 固溶体合金热电材料
1.3.2 氧化物热电材料
1.3.3 其他新兴热电材料体系
1.4 BiCuSeO热电材料的研究进展
1.4.1 BiCuSeO的基本物性
1.4.2 BiCuSeO的性能优化手段
1.5 主要研究内容及意义
2 试验材料及方法
2.1 试验材料及设备
2.2 BiCuSeO的合成方法
2.2.1 粉体合成
2.2.2 块体制备
2.3 组织结构表征
2.4 热电性能测试
2.5 能带结构计算
3 无压烧结BiCuSeO热电材料的Yb掺杂改性
3.1 引言
3.2 p型Bi_(1-x)Yb_xCuSeO热电材料的制备
3.3 无压烧结Yb掺杂对BiCuSeO微观结构的影响
3.3.1 相组成
3.3.2 元素分布
3.3.3 微观形貌
3.4 无压烧结Yb掺杂对BiCuSeO电输运性能的影响
3.4.1 电导率
3.4.2 Seebeck系数
3.4.3 功率因子
3.5 本章小结
4 热压烧结BiCuSeO热电材料的Yb掺杂改性
4.1 引言
4.2 p型Bi_(1-x)Yb_xCuSeO热电材料的制备
4.3 热压烧结Yb掺杂对BiCuSeO微观结构的影响
4.3.1 相组成
4.3.2 元素分布
4.3.3 微观形貌
4.3.4 XPS分析
4.3.5 载流子分析
4.4 Yb掺杂对BiCuSeO能带结构的影响
4.5 Yb掺杂对BiCuSeO热电性能的影响
4.5.1 Yb掺杂对Bi_(1-x)Yb_xCuSeO电输运性能的影响
4.5.2 Yb掺杂对Bi_(1-x)Yb_xCuSeO热输运性能的影响
4.5.3 Yb掺杂对Bi_(1-x)Yb_xCuSeO热电优值的影响
4.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]热电能源材料研究进展[J]. 张宗委,王心宇,刘一杰,曹峰,赵立东,张倩. 硅酸盐学报. 2018(02)
[2]传统合金型热电材料研究进展[J]. 王美涵,王新宇,雷浩,邰凯平,侯朝霞. 人工晶体学报. 2017(10)
[3]Processing of advanced thermoelectric materials[J]. LI JingFeng,PAN Yu,WU ChaoFeng,SUN FuHua,WEI TianRan. Science China（Technological Sciences）. 2017(09)
[4]Thermoelectric transport properties of Bi CuSeO with embedded La0.8Sr0.2CoO3 nanoinclusions[J]. LIU YaoChun,LAN JinLe,ZHANG BoPing,LIN YuanHua,NAN CeWen. Science China（Technological Sciences）. 2016(07)
[5]n型热电材料的研究现状[J]. 马秋花,路朋献. 电工材料. 2005(04)
[6]半导体热电材料研究进展[J]. 刘宏,王继扬. 功能材料. 2000(02)
博士论文
[1]BaCu2Se2和BiCuSeO热电材料的掺杂及织构化改性[D]. 李静.哈尔滨工业大学 2015
硕士论文
[1]方钴矿的界面调控与热电性能[D]. 秦丹丹.哈尔滨工业大学 2017
本文编号：3645270
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