【摘要】：新發(fā)現的黃銅礦結構半導體Cu_(18)Ga_(25)Te_(50)(Cu/Ga=0.72)存在固有的Cu空位缺陷,這種較高的銅空位率使得其成為很有潛力的熱電材料。本文通過粉末冶金法利用放電等離子燒結(SPS)技術成功制備出Cu_(18)Ga_(25)Te_(50),并對其進行熱電性能的研究。在此基礎上,通過不同的元素摻雜,研究了Cu_(18)Ga_(25)Sb_xTe_(50-x)(x=0,1.875,2.5,3.125)、Cu_(18)Ga_(25)Sb_xTe_(50)(x=1.5625,3.125,3.75,4.375)和(Cu_(18)Ga_(25)Te_(50))_(1-x)(MnTe)_x(x=0.05,0.1,0.15,0.2)三種材料的結構與熱電性能。主要研究結果總結如下:1、在Cu_(18)Ga_(25)Sb_xTe_(50-x)(x=0,1.875,2.5,3.125)系列材料中,我們采用Sb替換Te后,使得Sb-5p軌道在價帶中與Cu-4s和Te-5p軌道發(fā)生雜化。隨著Sb含量的增加,費米能級(E_f)釘扎作用消失并朝著價帶內移動。這種能帶結構的改變使得載流子濃度比Cu_(18)Ga_(25)Te_(50)提升一個數量級以上,因此材料的功率因子顯著提升。結合由晶格混亂度增加所降低的晶格熱導率,在x=2.5,T=854 K時獲得了該系列材料最高的ZT值(1.2)。2、在Cu_(18)Ga_(25)Sb_xTe_(50)(x=1.5625,3.125,3.75,4.375)系列材料中,Sb的直接摻入使得材料的載流子濃度和有效質量顯著增加,電導率增大。隨著Sb含量的增加,材料的晶格熱導率隨溫度升高逐漸降低,并在x=3.75時最低,該材料的最高ZT值達到最高值1.55,是Cu_(18)Ga_(25)Te_(50)的1.9倍。3、在(Cu_(18)Ga_(25)Te_(50))_(1-x)(Mn Te)_x(x=0.05,0.1,0.15,0.2)系列材料中,MnTe的引入使得材料的電導率有一定的提升,同時材料的Seebeck系數隨著MnTe含量的增加逐漸增大,明顯高于本征材料。但是由于該系列材料的晶格熱導率比未摻雜的高出很多,最終材料的最大ZT值僅為0.64(x=0.2,T=869 K)。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB34
【圖文】：

大小只與材料本身有關，定義為：u→0u(1-1)其中ΔT 為 a，b 兩端的溫度差，αab為塞貝克系數，單位為μV/K。Seebeck 系數有正有負，主要取決于材料內部載流子傳輸特性。一般規(guī)定：若電流在熱接點處是由導體 a 流入導體 b，則 Seebeck 系數則為正，反之為負。帕爾貼 (Peltier) 效應當有電流通過不同導體 a 和 b 時，在接頭處就會有吸熱和放熱現象。這是由帕爾貼 (Peltier) 在 1834 年首次發(fā)現的，故稱為帕爾貼效應。吸收或放出的熱量只與兩種導體的性質和接頭溫度有關。關系式如下：t u u(1-2)其中πab為帕爾貼系數，單位為 W/A 或者 V 表示。帕爾貼系數同樣也有正負，規(guī)定當電流在接頭 A 處由導體 a 流入導體 b 時，接頭 A 處從外界吸熱，帕爾貼系數為正，反之則為負。

大小只與材料本身有關，定義為：u→0u(1-1)其中ΔT 為 a，b 兩端的溫度差，αab為塞貝克系數，單位為μV/K。Seebeck 系數有正有負，主要取決于材料內部載流子傳輸特性。一般規(guī)定：若電流在熱接點處是由導體 a 流入導體 b，則 Seebeck 系數則為正，反之為負。帕爾貼 (Peltier) 效應當有電流通過不同導體 a 和 b 時，在接頭處就會有吸熱和放熱現象。這是由帕爾貼 (Peltier) 在 1834 年首次發(fā)現的，故稱為帕爾貼效應。吸收或放出的熱量只與兩種導體的性質和接頭溫度有關。關系式如下：t u u(1-2)其中πab為帕爾貼系數，單位為 W/A 或者 V 表示。帕爾貼系數同樣也有正負，規(guī)定當電流在接頭 A 處由導體 a 流入導體 b 時，接頭 A 處從外界吸熱，帕爾貼系數為正，反之則為負。

1 緒論電機以及蒸汽循環(huán)所需的附屬設備。一余 熱進行發(fā)電也逐步開始投入應用且爭力。20 世紀 40 年代，蘇聯(lián)最早研制達到 5%，此后，蘇聯(lián)和美國對溫差發(fā)空深層探索領域的應用尤為成功。寶馬熱進行發(fā)電，提高了燃油的利用率。20發(fā)電機的 BMW5 系汽車，汽車油耗下了“溫差發(fā)電技術—汽車工業(yè)的機遇”大眾牌家用轎車，該溫差發(fā)電器可在功率，滿足其 30%用電需要，減少燃

【參考文獻】

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1 李洪濤;朱志秀;吳益文;吳曉紅;周輝;華沂;孫明星;宿太超;季誠昌;;熱電材料的應用和研究進展[J];材料導報;2012年15期

2 黃向陽,徐政,陳立東;Half-Heusler熱電半導體材料[J];無機材料學報;2004年01期

本文編號：2802135