碲化铋基多晶合金热电输运性能的优化

发布时间：2024-03-03 16:40

　　热电转换技术作为一种绿色环保的新能源技术,能够实现热能与电能的直接相互转换,其能量转换效率取决于材料的无量纲热电优值(ZT值)。碲化铋基热电材料是目前唯一实现商业化应用的室温热电材料,但相对较低的ZT值严重制约了其大规模的工业化应用。本文以Bi_0.5Sb_1.5Te₃和Bi₂Te_2.7Se_0.3分别作为p型和n型碲化铋的研究对象,利用真空熔炼、球磨和放电等离子烧结技术制备碲化铋多晶合金,探索Te化学计量比、掺杂以及金属第二相对其热电输运性能的影响,研究其热电性能改善的机制。本文采用液相烧结技术对名义化学计量比为Bi_0.5Sb_1.5Te_3+x(x=0,0.1,0.2,0.4,0.6)的多晶合金进行研究,点缺陷的减少和烧结过程中的熔融液态Te带来的晶粒滑移重排,这两种机制可以减少载流子输运过程中受到的散射,提高载流子迁移率从而提升热电性能,最终,Bi_0.5Sb_1.5...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1泽贝克效应示意图

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-2-碲化铋基热电材料已经成为室温附近温差发电和热电制冷最合适的材料体系之一，被广泛应用于工业生产和商业化应用。但是目前商业化的碲化铋基热电材料的热电优值仅在1.0左右，仍然具有很大的提升空间。1.2热电效应原理及应用1.2.1泽贝克效应泽贝克效应（....

图1-2佩尔捷效应示意图

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-3-表现为吸热或放热，这取决于往回路中通入电流的方向。佩尔捷效应中单位时间内吸收或释放的热量可以表示为：=（1-2）式中——a和b两种导体材料的相对佩尔捷系数；——通入回路中的电流。规定当回路中的电流以从导体a至导体b的方向流经接头处时，若向环境吸....

图1-3热电器件应用原理示意图

砺酆头强赡嫒攘ρЮ?论可以得出泽贝克系数、佩尔捷系数和汤姆逊系数间的联系，即开尔文关系式：=（1-4）=（1-5）上式表明，只要知道泽贝克系数，就可以求出佩尔捷系数和汤姆逊系数。1.2.4热电效应的应用热电效应的发现是物理学上一个重要的成果，为热电材料应用在温度测量、温差发电和热....

图1-4PbTe能带收敛示意图[24,25]

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文-7-途径。当能带中存在能量相同或相近的能级时，能带的简并度会增加。最为典型的就是PbTe材料体系，PbTe属立方结构，其价带顶位于布里渊区的L处，简并度为4，而次级价带顶沿着Σ方向，简并度为12，二者之间的能量差非常小，仅为0.2eV。如图1-4所....

本文编号：3918069