發(fā)布時間：2017-08-05 05:01

  本文關鍵詞：多晶硒化錫基熱電材料的制備與性能研究

  更多相關文章： 熱電材料 p型和n型 SnSe多晶 放電等離子燒結 區(qū)熔法

【摘要】：熱電材料可以實現(xiàn)熱能和電能的直接相互轉換,對于緩解化石能源枯竭和環(huán)境污染問題具有重要意義。SnSe是一種結構簡單、環(huán)境友好、化學性質穩(wěn)定的層狀半導體材料。據報道,SnSe單晶材料具有超低晶格熱導率(0.23Wm-1K-1@923 K), ZT值可高達創(chuàng)紀錄的2.6@923 K。這表明SnSe是一種非常有潛力的新型熱電材料體系并因此備受關注。為了克服單晶生長條件苛刻、制備周期長和機械性能差等缺點,制備SnSe多晶并改善其熱電性能成了國內外相關研究熱點。然而受限于較低的電導率,目前熱壓或者放電等離子燒結法制備的SnSe多晶的ZT值僅為0.5。因此,提高材料的電輸運性能是提高SnSe多晶熱電性能的重要途徑。本文以SnSe多晶材料為研究對象,通過摻Ag來優(yōu)化p型SnSe多晶的載流子濃度與電導率,并采用區(qū)熔法制備了高織構化的Sn0.99Ag0.02Se樣品以進一步提升其電輸運性能；我們還采用放電等離子燒結的方法制備BiCl_3摻雜的n型SnSe材料,并探究BiCl_3的摻雜對n型材料的熱電性能的影響。主要工作如下：(1)采用熔融結合真空熱壓燒結的方法制備了p型多晶SnSe塊體樣品。研究發(fā)現(xiàn)Ag摻雜在SnSe樣品中,內部引入大量的空穴,在300～793 K的溫度范圍內,使得材料的載流子濃度與電導率都顯著提升,并保持較高的Seebeck系數。另一方面,Ag摻雜使多晶SnSe樣品內部形成點缺陷,顯著降低了熱導率�？傮w來看,Ag摻雜顯著改善了p型SnSe多晶材料在整個溫區(qū)內的熱電性能。(2)采用區(qū)熔法制備出高織構化的p型Sn0.99Ag0.02Se樣品,通過與熱壓樣品對比研究發(fā)現(xiàn),良好的織構化結構使得多晶SnSe樣品表現(xiàn)出更優(yōu)的電輸運性能和熱電性能,其793 K時的ZT值高達1.3,這也是目前己報道的SnSe多晶材料的最優(yōu)熱電性能。(3)以BiCl_3作為摻雜劑,采用熔融結合放電等離子燒結的方法制備n型SnSe多晶塊體樣品。研究發(fā)現(xiàn)BiCl_3的摻雜有效地提高了n型SnSe材料的載流子濃度與電輸運性能,同時BiCl_3摻雜引入的大量的晶格點缺陷顯著降低了材料的熱導率。在793 K時,n型SnSe材料的最優(yōu)化功率因子和ZT值分別為5 μWcm-1K-2和～0.7。
【關鍵詞】：熱電材料 p型和n型 SnSe多晶 放電等離子燒結 區(qū)熔法
【學位授予單位】：遼寧大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ134.32
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 熱電材料研究背景9
• 1.2 熱電轉換效率9-10
• 1.3 熱電輸運理論10-14
• 1.4 幾種熱電材料的研究進展14-17
• 1.5 SnSe熱電材料的研究進展17-19
• 1.6 本論文的選題意義和主要內容19-20
• 第二章 材料的制備工藝與性能的測試表征20-27
• 2.1 實驗原料20
• 2.2 實驗流程20-21
• 2.3 制備工藝21-23
• 2.4 材料的性能測試與表征23-27
• 第三章 P型SnSe基熱電材料的制備與性能研究27-44
• 3.1 引言27
• 3.2 P型SnSe熱電材料的制備27-28
• 3.3 熱壓燒結法實驗結果與討論28-36
• 3.4 區(qū)熔法實驗結果與分析36-42
• 3.5 本章小結42-44
• 第四章 N型BiCl_3/SnSe_(0.95)熱電材料的制備與性能研究44-54
• 4.1 引言44
• 4.2 BiCl_3/SnSe_(0.95)熱電材料的制備44-45
• 4.3 實驗結果與討論45-53
• 4.4 本章小結53-54
• 第五章 全文總結54-56
• 致謝56-57
• 參考文獻57-61
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及參加科研情況61

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本文編號：623201