铅铋锑碲热电复合材料的研究

发布时间：2022-07-07 13:26

　　热电材料的基本特征是将热能直接转化为电能,本质上采用固体载流子输运能量。高性能热电材料的研究突破,能够满足能源材料的基本要求,有利于解决日益严重的能源危机。PN结在一定程度内可以解耦电子和声子的输运过程,进而影响Seebeck系数,电导率和热导率三个热电性能最重要的参数。因此,论文选择以纳米N型PbTe复合P型Bi0.5Sb1.5Te3基体,形成纳米PN,结结构。研究了 N型PbTe纳米立方晶体的尺寸,形貌,表面氧化程度以及分散性,组成PN结的界面功函数以及嵌入式PN结的纳米复合材料的热电性能。采用扫描电镜（SEM）,高分辨透射电镜（HRTEM）,电子探针（EPMA）,拉曼光谱（Raman）以及飞行时间质谱（TOF-SIMS）等多种测试手段首次对PN结的嵌入式结构进行表征。并且如何抑制N型PbTe纳米晶体表面过度氧化的问题,以及在热电复合材料烧结过程中,最大限度保持嵌入式结构的PN结,优化ZT值。具体工作分为以下三个部分:1采用改性热注入法制备高纯度的PbTe纳米立方晶体。通过优化影响因素和改进的实验制备条件,结果表明,PbTe纳米立方晶体的尺寸为17±20nm,尺寸均匀,方块形貌顶角... 

【文章页数】：111 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 热电的基本效应研究进展
    2.2 热电量子效应和提高ZT值的机理
    2.3 PN结纳米结构增强Seebeck和降低热导率的理论模型
    2.4 纳米含铅元素硫族化合物制备方法的研究进展
    2.5 碲化锑铋复合材料制备方法的研究进展
    2.6 课题主要内容及选题依据
3 纳米颗粒制备及复合热电材料的结构表征和性能测试
    3.1 材料制备方法及合成技术路线
    3.2 热电性能测试
    3.3 电镜测试
    3.4 飞行时间二次电子质谱TOF-SIMS的测试手段
    3.5 电子探针EPMA样品制备以及测试手段
    3.6 元素表面态分析XPS和UPS样品制备以及测试
    3.7 AFM原子力测试PN结表面粗糙度以及样品制备
    3.8     Raman光谱测试PN结的分子层面结构信息
    3.9 卡尔费休水分测试仪测试油胺溶剂水含量
    3.10 方块电阻四探针测试PN结
    3.11 XRD测试热电复合材料的物相
4 N型碲化铅纳米方块晶体的制备与表征
    4.1 Te-TOP注射温度对PbTe纳米方块形貌的影响
    4.2 油酸的不同用量对PbTe纳米方块形貌及氧化层的影响
    4.3 不同的冷却方式对于纳米PbTe表面粒氧化层的影响
    4.4 溶剂水分对于PbTe表面壳层的影响
    4.5 不同的降温溶剂对于纳米颗粒氧化层的影响
    4.6 不同氧化层PbTe纳米颗粒薄膜器件的应用测试
    4.7 小结
5 纳米颗粒的排列顺序对于PN结的功函数的影响
    5.1 N-type PbTe平铺在Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3制成PN结
    5.2 有序和无序排列的PN结的功函数测定
    5.3 小结
6 PN结嵌入热电复合材料性能的研究
    6.1 嵌入式PN结PbTe/Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3纳米复合热电材料的制备
    6.2 嵌入式PN结热电复合材料的结构表征
    6.3 嵌入式PN结纳米复合材料的热电性能
    6.4 PN结对Seebeck系数增大的机理研究
    6.5 热电复合材料器件的制备与应用
    6.6 小结
7 结论
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于热电材料的新型传感器研究进展[J]. 柳冈,王铁.  化学学报. 2017(11)
[2]Lower work function of thermoelectric material by ordered arrays[J]. Gang Liu,Zhenjie Xue,Guiying Xu,Cong Yan,Tie Wang.  Science China（Chemistry）. 2016(10)
[3]热电材料研究中的基础物理问题[J]. 史迅,席丽丽,杨炯,张文清,陈立东.  物理. 2011(11)
[4]低维热电材料研究进展[J]. 谢华清.  稀有金属材料与工程. 2010(03)



本文编号：3656500