CoSb 3 基热电薄膜的制备及其热电输运特性的研究

发布时间：2022-08-02 17:37

　　热电材料是一种能够实现热能和电能直接相互转换的环保型材料,具有重要的实用价值和广阔的应用前景。CoSb₃热电材料是一种具有Skutterudite晶体结构的方钴矿材料,其具有较大的电导率和适中的塞贝克系数,被认为是最具有应用前景的中温区热电材料之一。相关研究结果表明将热电材料低维化或者进行掺杂改性,都能够显著的提高材料的热电性能。因此,本文采用磁控溅射技术制备CoSb₃热电薄膜,通过研究薄膜制备工艺参数对薄膜的微结构和热电性能的影响,获取制备高质量的CoSb₃热电薄膜的基本参量,并进一步通过单元素和多元素掺杂,以提高薄膜的热电特性。具体研究内容如下:首先,采用射频磁控溅射技术,通过改变溅射功率等工艺参数及结合热处理工艺优化,制备CoSb₃基热电薄膜样品。研究结果表明:在研究得到制备CoSb₃薄膜的最佳溅射功率50 W的条件下,利用Co、Sb原子含量比为1:3.5的合金靶材所制得的样品,在热处理温度为325℃时,具有单一的CoSb₃晶体结构,且其具有较大的功... 

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 热电材料的研究背景、意义及发展
    1.2 热电效应
        1.2.1 塞贝克效应
        1.2.2 帕尔贴效应
        1.2.3 汤姆逊效应
    1.3 热电材料的性能表征及提高
    1.4 CoSb_3基热电材料的发展现状
    1.5 本文的研究内容与目的
第2章 热电薄膜的制备与表征方法
    2.1 磁控溅射技术
    2.2 热电薄膜性能的表征方法
        2.2.1 表面形貌及成分表征
            2.2.1.1 场发射扫描电镜测试系统
            2.2.1.2 光电子能谱(XPS)
            2.2.1.3 表面轮廓仪
        2.2.2 晶体结构表征
            2.2.2.1 X射线衍射仪(XRD)
            2.2.2.2 拉曼光谱
            2.2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.3 热电性能表征
            2.2.3.1 塞贝克-电导率系数测量仪
            2.2.3.2 霍尔测试系统
        2.2.4 光学性能的表征
            2.2.4.1 紫外可见光分光光度计
第3章 CoSb_3热电薄膜的制备及性能研究
    3.1 溅射功率对成膜质量的影响
    3.2 不同靶材成分对成膜质量的影响
    3.3 不同退火温度对CoSb_3薄膜热电性能的影响
    3.4 不同基底温度对CoSb_3薄膜热电性能的影响
    3.5 小结
第4章 掺杂对CoSb_3薄膜热电性能的影响研究
    4.1 Ag掺杂对CoSb_3薄膜热电性能的影响
        4.1.1 不同Ag掺杂量对基于退火热处理的CoSb_3薄膜热电性能的影响
        4.1.2 不同Ag掺杂量对基于一定基底温度沉积的CoSb_3薄膜热电性能的影响
    4.2 双元素掺杂对CoSb_3薄膜热电性能的影响
    4.3 小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：3668951