单根磷掺杂ZnO微米线热电发电机的制备和性能研究

发布时间：2017-08-19 23:11

  本文关键词：单根磷掺杂ZnO微米线热电发电机的制备和性能研究

  更多相关文章： 化学气相沉积 磷掺杂 ZnO微米线 热电发电机

【摘要】：ZnO是II-VI族直接宽带隙半导体材料,室温下禁带宽度为3.37eV,激子束缚能高达60meV,这使ZnO成为制备紫外光发射器件的良好材料。近年来,以ZnO纳米结构为制备材料的纳米发电机已引起世界各国科研人员的极大关注,目前纳米发电机的相关研究多为压电式驱动,而利用热能制成发电机的相关报道却很少,热电发电机是基于塞贝克效应制备的一种利用温差驱使电荷移动的器件。本文采用化学气相沉积方法生长出了不同磷掺杂的ZnO微米线,并在此基础上制备了将热能转化为电能的热电发电机,并对该器件的输出特性进行了研究。取得的主要结果如下:(1)采用化学气相沉积(CVD)方法,在无催化剂的条件下,生长出了不同磷掺杂量的超长、大尺寸ZnO微米线。测试结果表明,对于低磷掺杂的ZnO微米线分布密集、取向较好、长度均匀可达1.5cm,但随着磷掺杂量的增加,微米线的长度逐渐变短,并且尺寸变得不均匀;在EDS图谱中观测到了磷元素的存在,并发现随反应源材料中P2O5掺杂量的增加,生长出的微米线中磷含量也会随之增加。此外,在PL谱中还发现,随着磷掺杂量的增多,紫外与绿光发光峰的强度比值逐渐减小。(2)将挑选出的单根磷掺杂ZnO微米线制作成将热能转化为电能的微米发电机,并研究了不同磷掺杂量、长度、温差及连接方式对器件输出特性的影响。结果表明器件的电压和电流值随着磷掺杂量、温差、微米线长度的增加其值也在逐渐变大。通过对器件的测试得出当器件两个电极之间的温差为77K时,最大输出电压和输出电流分别为44.2mV和100nA。此外,通过计算得出单根微米线的塞贝克系数大约为570μV/K。该实验结果为ZnO基微/纳米结构在热电发电机中的应用提供了研究基础。
【关键词】：化学气相沉积 磷掺杂 ZnO微米线 热电发电机
【学位授予单位】：辽宁师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM31
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 引言9-18
• 1.1 ZnO的基本性质9-13
• 1.1.1 ZnO的电学特性11-12
• 1.1.2 ZnO的压电特性12
• 1.1.3 ZnO的光学特性12-13
• 1.2 ZnO纳米发电机的研究进展13-17
• 1.3 本文研究的主要内容17-18
• 2 ZnO纳米材料的制备方法及常用的表征手段18-27
• 2.1 ZnO纳米材料的制备方法18-21
• 2.1.1 化学气相沉积法18
• 2.1.2 分子束外延法18-19
• 2.1.3 溶胶-凝胶法19-20
• 2.1.4 射频磁控溅射法20
• 2.1.5 脉冲激光沉积法20-21
• 2.2 ZnO纳米材料常用的表征手段21-27
• 2.2.1 扫描电子显微镜21-22
• 2.2.2 透射电子显微镜22-23
• 2.2.3 原子力显微镜23-24
• 2.2.4 X射线衍射谱24-25
• 2.2.5 X射线能谱25-26
• 2.2.6 光致发光谱26-27
• 3 磷掺杂ZnO微米线的生长与特性研究27-32
• 3.1 磷掺杂ZnO微米线的生长27-28
• 3.2 样品的表面形貌28-29
• 3.3 样品的X射线衍射谱（XRD）29
• 3.4 样品的能量色散谱（EDS）29-30
• 3.5 样品的室温光致发光谱（PL）30-31
• 3.6 小结31-32
• 4 单根磷掺杂ZnO微米线热电发电机的制作和特性研究32-41
• 4.1 引言32
• 4.2 器件的制备32-33
• 4.3 磷掺杂量对器件输出特性的影响33-35
• 4.4 温差对器件输出特性的影响35-37
• 4.5 微米线长度对器件输出特性的影响37-38
• 4.6 连接方式对器件输出特性的影响38-40
• 4.7 小结40-41
• 结论41-42
• 参考 文献42-45
• 攻读硕士学位期间取得的成果45-46
• 致谢46

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 菅秀洋;;8550型热电发电机常见故障处理[J];设备管理与维修;2009年07期

2 孟凡凯;陈林根;孙丰瑞;;多级热电发电机特性分析与性能优化[J];热科学与技术;2010年04期

3 牛庆军;秦峰;王瑜;;浅谈南阳热电发电机氢系统泄露的查找与应对[J];科技与企业;2013年19期

4 孟凡凯;陈林根;孙丰瑞;;热电发电机驱动热电热泵联合循环热力学分析[J];热能动力工程;2008年01期

5 孙丰瑞,陈文振,陈林根,赖锡棉;热电发电机优化的有限时间热力学准则[J];工程热物理学报;1993年01期

6 祝红英;葛培生;郭冉;;热电发电机启动电气试验及并网[J];济南纺织化纤科技;1999年02期

7 卢江雷;王广龙;孙连峰;高凤岐;余芳;王钢;;碳纳米管薄膜气流热电发电机性能测试分析[J];传感器与微系统;2012年08期

8 卢江雷;王广龙;孙连峰;高凤岐;余芳;王钢;王红培;;碳纳米管薄膜热电发电机设计及耦合分析[J];功能材料;2012年17期

9 孟凡凯;陈林根;孙丰瑞;;联合热电装置极限工作温差研究[J];热科学与技术;2008年03期

10 ;煤油灯也可以发电[J];大科技(科学之谜);2007年12期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李荣;单根磷掺杂ZnO微米线热电发电机的制备和性能研究[D];辽宁师范大学;2015年

，

本文编号：703433