Ⅲ族元素掺杂对Mg_(3)Sb_(1.5)Bi_(0.5)合金热电性能的影响

中温区Mg_(3)(Sb,Bi)_(2)基热电材料因其特殊的导带结构和复杂的晶体结构,以及无毒廉价等优点而极具应用前景,对Mg_(3)Sb_(1.5)Bi_(0.5)合金进行施主掺杂获得n型传导特性是重要的性能优化手段之一。采用第一性原理进行计算和定向凝固进行实验,对Sc、Y和Al取代Mg_(3)Sb_(1.5)Bi_(0.5)合金不同Mg位的缺陷形成能和电子结构进行了分析,结合实验测试结果讨论其对载流子传输性能参数的影响。结果表明:ⅢB族的Sc和Y优先取代Mg1位,而ⅢA族的Al倾向于取代Mg_(2)位,不同掺杂元素均使Mg_(3)Sb_(1.5)Bi_(0.5)合金的Fermi能级向导带偏移,载流子浓度和电导率值增大。Sc和Y元素还可通过改变导带底能带的曲率来改变载流子有效质量,Seebeck系数更大。其中,Sc掺杂对导带底的影响可以使Seebeck系数和迁移率更加均衡,从而使电子传输性能最佳,相应的功率因子最大值为2.25 mW·m^(-1)·K^(-2)。Al掺杂对合金的电子传输性能提升不明显,但对于声子的散射程度最高,因而其掺杂合金具有最低的晶格热导率。由于电子传输性能上的显著优势,Sc和Y掺杂的合金分别在低温(T<450 K)和高温(T>450 K)下获得更高的热电优值,700 K时合金的最高热电优值可达1.21,可以为掺杂优化n型Mg_(3)(Sb,Bi)_(2)基热电材料提供参考。

胶东照岛山金矿黄铁矿成分与热电性标型特征研究

对胶东照岛山金矿中黄铁矿成分和热电性标型特征研究表明：黄铁矿成分亏S富As;黄铁矿的特征元素为：As,Co,Ni,Mo,Se,Au,Ag,Sb,Pb,Te,不同成矿阶段微量元素含量的变化说明,黄铁矿的形成温度从早期成矿阶段到主成矿阶段逐渐降低,金沉淀主要发生在石英黄铁矿和多金属硫化物阶段;P型黄铁矿出现率为61%,与胶东几个典型金矿相比,黄铁矿热电系数离散性较大;热电导型按成矿时间先后变化规律为：P〉N→P〈N→P〉〉N→P〉〉N;As是金矿化的有利组分,微量元素As与（Co＋Ni）的相对含量与黄铁矿P型、N型出现率及导型组合密切相关。结合黄铁矿成矿温度、热电系数垂向变化以及黄铁矿P型出现率、P型均值分带性等标型特征的研究表明：照岛山金矿床的形成温度为150℃~340℃,属中低温矿床;矿床总体剥蚀较浅,深部矿体未被揭露;P型黄铁矿热电系数均值、出现率高值区是有利的找矿标志。黄铁矿热电性参数显示,矿区南部矿段（8线~16线）和北部矿段（120线）-200 m以下分别存在一处高值区,推测两处具有深部找矿前景。

基于余热回收的半导体温差发电模型及数值模拟

本文提出一种改进的半导体温差发电模型,在温差发电器热端加上矩形格栅,并将这种格栅近似看作黑体,同时进一步运用FLUENT软件对该半导体温差发电系统的流场、温度场进行了数值仿真计算,并对仿真结果进行分析。结果表明该模型确实能够提高温差发电器的热端温度、冷端与热端的温差,使大量余热得到有效的利用;冷热端的温差比无格栅时提高了49.33%。模拟结果还表明格栅的几何尺寸选取对温差发电器热端的温度及冷热端温差有一定的影响。

基于第一性原理的Ⅷ型Ba_(8)Ga_(16-x)Al_(x)Sn_(30)(x=0,6,16)笼合物结构稳定性及电子结构性质

基于密度泛函的第一性原理从理论上探索Ba_(8)Ga_(16-x)Al_(x)Sn_(30)(x=0,6,16)笼合物的电子能带结构和结构稳定性。结果表明,Al置换Ga后笼合物的晶格常数增加,当Al部分置换Ga时笼合物结构稳定性增强;Ba_(8)Ga_(10)Al_(6)Sn_(30)笼合物由于费米能级附近能带较密集会表现出较好的电传输特性;在费米能级附近,Ba_(8)Al_(16)Sn_(30)具有较高的态密度,且态密度线更陡峭,这有利于提高材料的Seebeck系数,然而也可能引起材料结构的稳定性下降。这些结果为进一步研究Ba8Ga16Sn30笼合物提供较好的理论指导。

热电制冷在空气隙膜蒸馏系统中的应用研究

设计了一种采用热电制冷的并接式空气隙膜蒸馏系统,以热电制冷替代机械式制冷为膜蒸馏过程提供冷量。通过对膜蒸馏过程与热电制冷的匹配研究,给出了最佳匹配工况的基本要求。制作了具有水冷散热热电制冷的膜蒸馏冷腔,对单片热电制冷器采用风冷散冷的制冷性能进行研究,结果表明:一定热端散热强度下,热电制冷膜蒸馏冷腔的冷面温度可满足膜蒸馏运行;当热端循环水进口温度为20℃、流量为100L/h、风机风量为660m3/h、热电制冷器工作电流为5.5A时,热电制冷量为87.1W,制冷效率为1.3,二者均为最大值,且预测相应理论蒸馏通量为40kg/(m2·h)。研究结果为小型太阳能热电制冷空气隙膜蒸馏系统的理论研究和实际应用奠定了基础。

国外块体热电材料PbTe的研究进展

PbTe作为应用在中温(500～900 K)段的块体热电材料,是最早被深入研究的半导体热电材料体系之一。最近,通过提高Seebeck系数和降低晶格热导率,其热电无量纲优值ZT达到了1.4～1.8左右,是目前块体热电材料中性能最好的热电材料。本文综述了近期国外对该材料体系的研究进展,包括能带结构、声子谱、Seebeck系数提高方法、晶格热导率降低方法等,并讨论了今后的发展方向。

纳米技术在提高热电材料性能上的应用现状及发展趋势

综述了形成超晶格结构、纳米线(或纳米管)和纳米复合结构3种纳米技术在提高热电材料性能(ZT值)上的研究现状、存在的困难及发展趋势,同时指出纳米技术在提高热电材料性能上的应用还需要进一步完善理论模型,优化样品制备的实验手段,了解材料微观结构以及确定结构与性能之间的关系。

热电材料低维化的研究进展

热电材料是一种能够实现电能与热能之间直接转换的功能材料,它可提供一种既清洁又安全的发电和制冷方式,具有广泛的应用前景.近年来的理论和实验研究表明,低维化和小尺度化是热电材料研究和开发极具前景的发展方向.低维结构大大提高了费米面附近的态密度,提高了Seebeck系数;将材料的晶粒细化到纳米级别,可以增加对载流子和声子的散射,降低热导率,最终提高了材料的热电性能.对低维热电材料的研究进展进行介绍和简要评述,并对影响低维热电材料的热电性质的因素进行了讨论.

ZnO薄膜的塞贝克效应

采用直流反应磁控溅射方法在玻璃基底上成功地沉积了C轴取向性能良好的ZnO薄膜。本文研究了C轴取向性良好的ZnO薄膜在光学方面的一些性质以及ZnO薄膜的塞贝克效应,并从理论上进行了分析。

微电子器件方波EMP注入敏感端对的实验研究

采用方波注入法,对国外某知名公司生产的两个批次的晶体管进行了实验,比较了从CB结反向注入与从EB结反向注入的损伤电压值,发现该类器件的EMP敏感端对与人们一般研究的结论有所不同.

多孔硅光致发光热稳定性研究

运用微拉曼谱仪以不同功率的激光入射到用阳极脉冲腐蚀制备的多孔硅样品研究多孔硅的热稳定性.用斯托克斯与反斯托克斯散射强度的比率确定样品的温度.观察比较不同温度下多孔硅样品的拉曼谱趋向,发现在激光功率与样品温度之间的关系曲线上分为3个过程,与拉曼频移和拉曼强度的曲线相一致.所有现象都可以用Si-O健和非晶Si被光氧化的机制解释.

温差电效应及其应用

温差电效应又称热电效应,有着其它技术所不及的诸多优点和广泛的应用前景。本文简要介绍了温差电现象,并着重涉及它的应用以及目前所面临的问题和对前景的展望。

SiO_2纳米颗粒对电化学沉积半金属Bi膜的影响

研究了S iO2纳米颗粒对电化学沉积半金属B i膜沉积过程和膜形貌、结构的影响。利用I-V循环扫描曲线分析了未掺与掺入S iO2纳米颗粒后薄膜沉积过程的电化学特性,应用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对膜的微观表面形貌及相结构进行了表征。实验结果表明,加入S iO2纳米颗粒引起电沉积过程中还原电势向正电位方向移动,使B i3+离子的还原沉积更容易,但不对B i膜的溶解电位产生明显影响。加入S iO2纳米颗粒后能显著影响沉积膜的形貌,具有明显细化晶粒的效果。总之,S iO2纳米颗粒的加入及加入量显著影响B i膜的电化学沉积过程和形貌、结构。

nc-Si∶(Al_2O_3＋SiO_2)复合膜的制备及其热电特性

采用真空热蒸发技术在石英玻璃衬底上蒸镀约400 nm的铝膜,并在空气中580℃的条件下退火1 h。在退火过程中Al与石英中的SiO2反应形成纳米硅nc-Si∶（Al2O3＋SiO2）复合膜。利用X射线衍射（XRD）、拉曼散射（Raman）及扫描电镜（SEM）等方法研究了薄膜的结构特性。测得膜厚约为760 nm,估算出薄膜中纳米硅（nc-Si）的平均尺寸约为25 nm。实验发现该nc-Si∶（Al2O3＋SiO2）复合膜有热电特性,研究了其电阻率及Seebeck系数随温度（293-413 K）的变化关系,在293 K和413 K该薄膜的Seebeck系数分别约为-624μV/K和-225μV/K。

半导体热电材料Bi_2Te_3膜的电化学制备

研究了不同沉积电位对电化学生长半导体热电材料Bi2Te3膜沉积过程、膜形貌、结晶性及相结构的影响。利用I-V循环扫描曲线分别研究了纯Bi3+、纯Te4+及其两种离子的混合溶液电化学特性;应用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子能谱(EDS)对膜的微观表面形貌、相结构及成分进行了表征。研究表明:生长的样品为斜方六面体(rhombohedral)晶体结构的Bi2Te3,薄膜表面平整致密,为明显的柱状晶结构,具有(110)择优取向;沉积电位越接近还原峰最大电流处,膜的生长电荷效率越高,薄膜结晶性也越好。

TS-B3型温度传感器线性化误差的分析

通过理论分析,给出了TS-B3型温度传感器线性化误差的近似计算式及电路参数的计算方法.对以热敏电阻作为测温元件的温度传感器的设计具有参考意义.

Sn掺杂Ⅰ型单晶笼合物Sr_8Ga_(16)Si_(30)的能带及电子结构研究

Ⅰ型Sr填充Si基单晶笼合物为具有较高热电性能的热电材料。基于第一性原理分别对Sr填充Si基笼合物Sr_8Ga_(16)Si_(30-x)Sn_x(x=0、1、5、10)的能带结构和态密度进行计算,结果表明随着Sn原子含量的增加,笼合物晶格常数变大,带隙变小,Sn原子和Si原子的共同作用使得材料能带结构发生改变,Sn掺杂使得材料的带边结构不对称性加剧,表明其因具有较为优越的热电性能。

高塞贝克系数的氧化物热电材料(英文)

热电材料是一种直接将热能和电能进行相互转换的能源材料,在废热(余热)发电、太阳能热源发电等方面有广阔的应用前景.氧化物热电材料具有性能稳定、可在高温环境下长期工作、无污染及成本低廉等优点,已成为高温热电转换材料领域研究的热点之一.系统阐述了氧化物热电材料的研究现状,讨论了结构调控技术提高材料热电性能的原因,并提出了氧化物热电材料的发展方向.

机械合金法制备ZnO基热电材料及其性能研究

以机械合金法合成PPP/ZnO(聚对苯撑/ZnO)纳米复合材料。PPP/ZnO经球磨后混合充分,聚对苯撑将ZnO块体完全分割。热电性能研究表明:添加聚对苯撑后,复合材料塞贝克系数大大降低,当聚对苯撑添加量的质量分数大于2%时,纳米复合材料的塞贝克系数均低于100μV·K 1,远低于传统合金类热电材料的相应值;而复合材料的电导率却随聚对苯撑添加量增加而增大,当聚对苯撑添加量的质量分数增加到4%时,750 K下的电导率上升至2 500 S·m 1,较单一材料的电导率提高5倍以上。复合材料的热导率较纯ZnO(10 W·m 1·K 1)大大降低,并随聚对苯撑添加量的增加而降低,当其添加量的质量分数为4%时,其复合材料在800 K时的热导率可降至1.6 W·m 1·K 1。

稀土Gd对热压烧结Bi_2Te_3基材料热电性能的影响

稀土元素对Bi2Te3基材料热电性能的影响一直是Bi2Te3基热电材料研究的热点。本文研究了不同Gd掺杂量Bi2Te3基热电材料的热压烧结工艺参数,运用XRD,SEM方法对材料的物相成分和形貌进行了表征,研究了20MPa下不同Gd掺杂对Bi2Te3基材料的载流子浓度、电导率、Seebeck系数的影响。研究结果表明,Gd掺杂没有明显改变Bi2Te3基材料的晶体结构,适量的Gd掺杂有利于减小载流子浓度、提高Bi2Te3基材料的热电性能。