SnTe-Zn（Te/Se/S）合金的组织结构与热电性能
发布时间：2021-06-29 12:58
Ⅳ-Ⅵ族半导体SnTe,具有和Pb Te相同的面心立方晶体结构,相似的双价带结构,并且不含有毒元素,近些年来受到了广泛关注。但是SnTe的缺点同样十分明显。本征的SnTe具有高浓度的Sn空位,导致其具有很高的载流子浓度。过高的载流子浓度不利于Seebeck系数的提升。另外,轻重价带能量差过大、带隙较小、本征的热导率较高等因素,同样限制了SnTe的热电性能。本文以（SnTe）2.94（In2Te3）0.02作为基体材料,引入Zn的硫族化合物（ZnTe、ZnSe、ZnS）,采用高温熔炼-淬火-长时间退火,结合热压烧结制备样品,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电导率/塞贝克系数测试系统和激光热导仪等手段研究合金的组织结构与热电性能,主要研究成果如下。Zn的硫族化合物可在一定程度上提高材料的载流子浓度而并不影响迁移率。其中,基体合金的室温载流子浓度为2.55×1020 cm-3,（SnTe）2.94（In2Te
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Seebeck发现热磁效应示意图[20]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-2-相连形成闭合回路。实验发现，当使其一端保持在高温状态，而使另一端保持在低温状态时，将会在回路周围产生磁场使指南针发生偏转，如图1-1所示。Seebeck当时认为这是一个与磁有关的物理现象，将其命名为热磁效应。图1-1Seebeck发现热磁效应示意图[20]但是在1823年，Oersted对这一实验现象重新进行了解释。Oersted发现，在两种材料的连接处，由于温度梯度的作用产生了电势差Vab，在电势差的作用下，回路中产生了电流，使导线的周围产生了磁常最终，Oersted提出了热电效应的概念。如图1-2所示，将两种不同的导体材料a和b依次连接，如果两种材料的连接处的温度不同，冷端和热端的温差为T，经过测量，导体b的两个自由端之间存在着电势差Vab，表达式如公式（1-1）所示。Vab=SabT（1-1）式中，Sab为两种导体材料的相对Seebeck系数，常用单位为μVK-1，取决于温度梯度的方向与两种导体材料本身的性质。当电流在导体a内从高温端向低温端流动时Sab为正[20]。图1-2Seebeck效应示意图[20]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-Peltier效应Peltier效应是Seebeck效应的逆过程。1834年，法国物理学家Peltier在实验中发现，将Sb和Bi两种金属线相连接并在此回路中通入电流后，两种金属线接头处变冷并使水滴凝结成冰，如果改变电流方向则接头处会变热，如图1-3所示[20]。实验结果表明，单位时间内，在两种导体材料的连接处，如果电流强度I越大，那么吸放热量越多，二者的关系式如公式（1-2）所示。q=πabI（1-2）式中，πab为比例常数，定义为Peltier系数，单位为WA-1。其物理意义为：在单位时间内，单位电流在两种材料的连接处引起的吸放热量。图1-3Peltier效应示意图[20]Thompson效应Seebeck效应和Peltier效应均是在两种不同金属材料组成的回路中产生的物理现象，而Thompson效应与二者不同，是一种在单一均匀导体中的热电转换现象。在一个均匀的导体中通入电流I，并在电流的方向上施加一个温差T，则在这段导体中，吸热或者放热速率可以表示为公式（1-3）。q=βIT（1-3）式中，为比例常数，定义为Thompson系数。Thompson系数和Seebeck系数的单位一样为μVK-1，当电流方向和温度梯度方向保持一致时，如果导体吸热，那么Thompson系数为正，反之为负。Seebeck效应、Peltier效应和Thompson效应均是导体的本征效应，彼此之
【参考文献】：
期刊论文
[1]Approaching the minimum lattice thermal conductivity of p-type SnTe thermoelectric materials by Sb and Mg alloying[J]. Tiezheng Fu,Jiazhan Xin,Tiejun Zhu,Jiajun Shen,Teng Fang,Xinbing Zhao. Science Bulletin. 2019(14)
[2]热电发电器件与应用技术:现状、挑战与展望[J]. 张骐昊,柏胜强,陈立东. 无机材料学报. 2019(03)
[3]热电材料与器件研究进展[J]. 朱铁军. 无机材料学报. 2019(03)
[4]热电器件的界面和界面材料[J]. 胡晓凯,张双猛,赵府,刘勇,刘玮书. 无机材料学报. 2019(03)
博士论文
[1]P型SnTe基热电材料的电声输运及性能优化[D]. 傅铁铮.浙江大学 2019
本文编号：3256487
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Seebeck发现热磁效应示意图[20]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-2-相连形成闭合回路。实验发现，当使其一端保持在高温状态，而使另一端保持在低温状态时，将会在回路周围产生磁场使指南针发生偏转，如图1-1所示。Seebeck当时认为这是一个与磁有关的物理现象，将其命名为热磁效应。图1-1Seebeck发现热磁效应示意图[20]但是在1823年，Oersted对这一实验现象重新进行了解释。Oersted发现，在两种材料的连接处，由于温度梯度的作用产生了电势差Vab，在电势差的作用下，回路中产生了电流，使导线的周围产生了磁常最终，Oersted提出了热电效应的概念。如图1-2所示，将两种不同的导体材料a和b依次连接，如果两种材料的连接处的温度不同，冷端和热端的温差为T，经过测量，导体b的两个自由端之间存在着电势差Vab，表达式如公式（1-1）所示。Vab=SabT（1-1）式中，Sab为两种导体材料的相对Seebeck系数，常用单位为μVK-1，取决于温度梯度的方向与两种导体材料本身的性质。当电流在导体a内从高温端向低温端流动时Sab为正[20]。图1-2Seebeck效应示意图[20]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-3-Peltier效应Peltier效应是Seebeck效应的逆过程。1834年，法国物理学家Peltier在实验中发现，将Sb和Bi两种金属线相连接并在此回路中通入电流后，两种金属线接头处变冷并使水滴凝结成冰，如果改变电流方向则接头处会变热，如图1-3所示[20]。实验结果表明，单位时间内，在两种导体材料的连接处，如果电流强度I越大，那么吸放热量越多，二者的关系式如公式（1-2）所示。q=πabI（1-2）式中，πab为比例常数，定义为Peltier系数，单位为WA-1。其物理意义为：在单位时间内，单位电流在两种材料的连接处引起的吸放热量。图1-3Peltier效应示意图[20]Thompson效应Seebeck效应和Peltier效应均是在两种不同金属材料组成的回路中产生的物理现象，而Thompson效应与二者不同，是一种在单一均匀导体中的热电转换现象。在一个均匀的导体中通入电流I，并在电流的方向上施加一个温差T，则在这段导体中，吸热或者放热速率可以表示为公式（1-3）。q=βIT（1-3）式中，为比例常数，定义为Thompson系数。Thompson系数和Seebeck系数的单位一样为μVK-1，当电流方向和温度梯度方向保持一致时，如果导体吸热，那么Thompson系数为正，反之为负。Seebeck效应、Peltier效应和Thompson效应均是导体的本征效应，彼此之
【参考文献】：
期刊论文
[1]Approaching the minimum lattice thermal conductivity of p-type SnTe thermoelectric materials by Sb and Mg alloying[J]. Tiezheng Fu,Jiazhan Xin,Tiejun Zhu,Jiajun Shen,Teng Fang,Xinbing Zhao. Science Bulletin. 2019(14)
[2]热电发电器件与应用技术:现状、挑战与展望[J]. 张骐昊,柏胜强,陈立东. 无机材料学报. 2019(03)
[3]热电材料与器件研究进展[J]. 朱铁军. 无机材料学报. 2019(03)
[4]热电器件的界面和界面材料[J]. 胡晓凯,张双猛,赵府,刘勇,刘玮书. 无机材料学报. 2019(03)
博士论文
[1]P型SnTe基热电材料的电声输运及性能优化[D]. 傅铁铮.浙江大学 2019
本文编号：3256487
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3256487.html
教材专著
