快速热压烧结法制备Bi2Te2.5Se0.5热电合金的特性分析

利用快速热压烧结法制备了Bi2Te2.5Se0.5热电合金。通过XRD、SEM、四点探针法以及热电材料测试仪等分析了合金试片的微观结构与热电性能。结果表明:二次热压烧结后合金内部的晶粒具有特殊的排列方向,这可增强其热电性能。经二次热压烧结后,合金的室温电导率增至700 S/cm,塞贝克系数维持在-200μV/K左右,故其室温功率因子可增至2.9 m W/(m·K^2)。通过计算得出二次烧结后其热电优值在325~425 K时皆大于1。

基于GST薄膜的弯曲波导相变光学器件光学仿真与分析

研究了相变光学器件的光传输性能,使用时域有限差分法建立覆盖Ge_(2)Sb_(2)Te_(5)(GST)薄膜的弯曲波导模型,得到了在晶态和非晶态两种情况下GST的面积、厚度和在弯曲波导中的位置对光传输效率及损耗的影响规律。结果表明:GST的最优覆盖面积为0.415μm^(2),厚度为17nm,器件光传输不受GST覆盖位置影响,光传输对比度最佳达到90.8%,插入损耗低至0.321dB,在1500~1670nm波长范围内能够实现宽光谱并行传输。该器件尺寸小,消光比大,理论上满足提高光计算准确率的需求。研究结果对于非易失性、并行集成光子矩阵计算单元器件的研制具有一定的参考意义。

n型Bi_(2-x)Sb_(x)Te_(3-y)Se_(y)基化合物的缺陷结构调控与电热输运性能

Bi_(2)Te_(3)基化合物是目前室温附近性能最好的热电材料,但其存在着大量复杂的缺陷结构,缺陷工程是调控材料热电性能的核心手段,因此理解和有效地调控缺陷形态和浓度是获得高性能Bi_(2)Te_(3)基热电材料的关键.本文系统地研究了四元n型Bi_(2-x)Sb_(x)Te_(3-y)Se_(y)基化合物的缺陷演化过程及其对热电输运性能的影响规律.Sb和Se的固溶引入的带电伴生结构缺陷使得材料的载流子浓度发生了巨大变化,在Bi_(2-x)Sb_(x)Te_(2.994)Cl_(0.006)样品中,Sb的固溶降低了反位缺陷Sb_(Te)_(2)形成能,诱导产生了反位缺陷Sb_(Te)_(2),使得少数载流子空穴浓度从2.09×10^(16)cm^(-3)增加至3.99×10^(17)cm^(-3),严重劣化了电性能.在Bi_(1.8)Sb_(0.2)Te_(2.994-y)Se_(y)Cl_(0.006)样品中,Se的固溶使得Se(Te)_(2)+SbBi的缺陷形成能更低,抑制了反位缺陷Sb_(Te)_(2)的产生,Bi_(1.8)Sb_(0.2)Te_(2.694)Se_(0.30)Cl_(0.006)样品的少数载流子空穴浓度降至1.49×10^(16)cm^(-3),消除了其对材料热电性能的劣化效果,显著地提升了材料的功率因子,室温下达到4.49 mW/(m·K^(2)).结合Sb和Se固溶增强合金化散射降低材料的热导率,Bi_(1.8)Sb_(0.2)Te_(2.844)Se_(0.15)Cl_(0.006)样品在室温下获得最大ZT值为0.98.该研究为调控具有复杂成分的Bi_(2)Te_(3)基材料的点缺陷、载流子浓度和热电性能提供了重要的指导.

基于碲化铋纳米线的长波红外光热电探测器

研究碲化铋(Bi_(2)Te_(3))光电探测器在长波红外波段的响应机制及性能提升策略对光电探测的发展具有重要意义。首先通过化学气相沉积(CVD)中生长温区的选择,实现了热力学主导的纳米结构形貌可控合成,其形状从三角形纳米片转变为纳米线。然后研究了Bi_(2)Te_(3)纳米线光电探测器在长波红外波段的响应,确定其响应机制由光热电效应主导。通过优化电极材料,将探测器响应度提升至17 V/W,噪声等效功率为0.22 nW·Hz^(-1/2);通过构造非对称电极结构,解决了微纳型光热电探测器在全局光照明下无响应电压输出的问题。此外,Bi_(2)Te_(3)纳米线光热电探测器响应时间为53μs,突破了传统热型光电探测器毫秒级响应速度的限制。与其他复杂的结构设计相比,Bi_(2)Te_(3)纳米线光电探测器有与之相当的性能,为二维材料光热电探测器的设计提供了新的思路。

碲化铋红外透明导电薄膜的制备与光电性能(特邀)

采用射频磁控溅射法在石英衬底和硒化锌衬底上制备了碲化铋薄膜,分别研究了薄膜厚度、退火温度对薄膜微观结构和光电性能的影响。利用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪和冷场发射扫描电子显微镜,分析了薄膜结构、成分和形貌。结果表明,退火有利于薄膜的结晶,且不改变晶体的择优取向。傅里叶变换红外光谱测试结果表明,在石英衬底和硒化锌衬底上沉积的薄膜,光学透过率随着薄膜厚度和退火温度的增加而减小,在硒化锌衬底上沉积的薄膜透过波段比石英长,且光学透过率更加稳定。霍尔效应测试结果表明,随着薄膜厚度和退火温度的增加,薄膜的电阻率逐渐减小,最小为1.448×10-3Ω·cm,迁移率为27.400 cm2·V-1·s-1,载流子浓度为1.573×1020cm-3。在石英衬底上沉积的15 nm厚的Bi2Te3薄膜,在1~5μm波段的透过率达到80%,退火200℃后透过率达到60%,电阻率为5.663×10-3Ω·cm。在硒化锌衬底上沉积相同厚度的薄膜,在2.5~20μm波段的透过率达到65%,200℃退火后透过率达到60%,薄膜电阻率为9.919×10-3Ω·cm。制备的Bi2Te3薄膜具有优良的光电特性,是红外透明导电薄膜领域理想的候选材料之一,在红外光电子学芯片制备领域有较好的应用前景。

应力调控BlueP/XTe_(2)(X=Mo,W)范德瓦耳斯异质结电子结构及光学性质理论研究

通过第一性原理计算探讨了蓝磷烯与过渡金属硫化物MoTe_(2)/WTe_(2)形成范德瓦耳斯异质结的电子结构和光学性质,以及施加双轴应力对相关性质的影响.计算结果表明,形成BlueP/XTe_(2)(X=Mo,W)异质结,二者能带排列为间接带隙type-Ⅱ并有较强的红外光吸收,同时屏蔽特性增强.随压缩应力增加,BlueP/XTe_(2)转变为直接带隙type-Ⅱ能带排列最后转变为金属性;随拉伸应力增加,异质结转变为间接带隙type-Ⅰ能带排列.外加应力也能有效调控异质结的光吸收性质,随压缩应力增加吸收边红移,光吸收响应拓展至中红外光谱区且吸收系数增大;BlueP/MoTe_(2)较BlueP/WTe_(2)在中红外至红外光区间表现出更强的光吸收响应;静态介电常数ε1(0)大幅增加.结果表明,压缩应力对BlueP/MoTe_(2)和BlueP/WTe_(2)能带排列、光吸收特性均有显著的调控作用,其中BlueP/MoTe_(2)对调控更敏感,这些特性也使BlueP/XTe_(2)异质结在窄禁带中红外半导体材料及光电器件具有令人期待的应用价值.

趋化性细胞因子受体在Tc1和Tc2亚群的差异表达

目的 研究趋化性细胞因子受体在体外长期培养的人Tc1和Tc2细胞系中的表达。方法 将新鲜分离的PBMC在特定细胞因子及细胞因子抗体存在条件下 ,定向诱导为Ⅰ型和Ⅱ型T细胞系 ,用免疫荧光染色结合流式细胞术分析鉴定 ,并以膜表面及胞内三色流式细胞术检测趋化性细胞因子受体在不同T细胞亚群的表达。结果 ①在Ⅰ型和Ⅱ型T细胞整体水平上 ,CXCR4的表达水平接近 ,CXCR3和CCR5的表达在Ⅰ型T细胞明显高于Ⅱ型T细胞 ,CCR3在 2种T细胞系的表达水平均较低 ,但在Ⅱ型T细胞的表达略高于Ⅰ型T细胞 ;②趋化性细胞因子受体在Tc1和Tc2亚群细胞的表达与上述结果类似 ,即CXCR的表达水平接近 ,CXCR3和CCR5的表达在Tc1高于Tc2 ,CCR3的表达水平较低 ,但在Tc2则略高于Tc1。

N型Bi_2Te_(2.5)Se_(0.5)热电薄膜的电阻率与膜厚和温度的关系(英文)

在玻璃衬底上通过瞬间蒸发法沉积了厚度为50-400nm的N型Bi2Te2.5Se0.5热电薄膜,沉积温度为473K。采用XRD、EDXA和FESEM技术分别对薄膜的相结构、组成和表面形貌进行了分析研究,在300-350K的温度范围内,研究了薄膜的电阻率与膜厚和温度的相互关系。

Na、Ga共掺杂对n型Bi_2Te_(2.7)Se_(0.3)电热输运性能的影响

采用真空熔炼及热压烧结方法制备了Na和Ga共掺杂n型Bi2Te2.7Se0.3热电材料。XRD结果表明,Na0.04Bi1.96-xGaxTe2.7Se0.3块体材料的XRD图谱与Bi2Te2.7Se0.3的图谱对应一致。通过EDAX技术对Na0.04Bi1.96-xGaxTe2.7Se0.3块体材料的成分进行了分析,无氧化现象。在298~523K温度范围内,在垂直于热压方向对样品的电热输运性能进行了测试分析,结果表明Na和Ga共掺杂可以有效地提高Bi2Te2.7Se0.3的载流子浓度,从而使电导率得到明显改善,但同时Seebeck系数有不同程度的损失。由于晶格热导率减小,Na掺杂及共掺杂样品Na0.04Bi1.96-xGaxTe2.7Se0.3（x=0.04）均使热导率降低。当Na掺杂浓度为0.04时,随着Ga掺杂浓度的增加,热导率呈现递增的现象,Na和Ga共掺杂样品Na0.04Bi1.96-xGaxTe2.7Se0.3（x=0.04）的热电优值获得了较明显的提高,在398K时的最大ZT值为0.75。

急冷甩带对Bi_2Te_(2.7)Se_(0.3)热电材料微观结构与电性能的影响

采用急冷甩带法和放电等离子体烧结(SPS)制备得到了块体Bi2Te2.7Se0.3热电材料,在室温下测量其热电性能,Seebeck系数最高达到-139.33μV.K-1,功率因子也有所提高,最大值1.71×103W.m-.1K-2,计算得到最大热电优值0.421。材料经急冷甩带后,微观组织结构发生变化,内部缺陷增多,晶粒细化,改变了载流子的散射机制,增强了声子散射。虽然电导率有一定程度减小,但Seebeck系数增大,热导率减小,提高了热电性能。

新的富金属三组元层状碲化物TaNi_2Te_2的合成和晶体结构(英文)

通过高温固相反应合成了标题化合物并测定了其晶体结构．结晶学参数：正交晶系，空间群Pnma，Z＝4，α＝6．480（1）；b＝3．5639（6），c＝16．994（4）■，V＝H392．5（1）■，Dc＝9．37g·cm（-3），λ（MoKα）＝0．71069■，μ（MoKα）＝514．43cm（－1），F（000）＝932，最终偏离因子R＝0．051．TaNi2Te2是一新的富金属三级元层状碲化物，在结构中两层金属原子夹于碲原子层之间，形成对Ta原子的平面三角形碲配位和对Ni原子的三角锥碲配位．演化合物的一个重要结构特征是平面形的五元环TeNi4孪合形成扩展结构而每个Ta原子夹于两个TeNi4五元环之间．

[Mn(en)_3]_2·Sn_2Se_4Te_2的结构和光吸收性能

按照K_2Se:K_2Te_2:MnCl_2·4H_2O:SnCl_2·2H_2O:Se:乙二胺(en)=3.8:1:2:2:6:270的摩尔比配料,采用溶剂热法使原料混合物在180℃反应7d,得到黑色块状晶体[Mn(en)_3]_2·Sn_2Se_4Te_2。属于三斜晶系。空间群为P1,晶胞参数a=0.91428(7)nm,b=1.02781(7)nm,c=1.15745(8)nm,α=94.632(2)°,β=100.944(2)°,γ=115.918(1)°,V=0.94382(12)nm^3,Z=1。晶体由[Mn(en)_3]^(2+)和(Sn_2Se_4Te_2)^(4-)堆积而成。具有Zintl结构的特征。半导体[Mn(en)_3]_2·Sn_2Se_4Te_2的光学能隙(E_g)为2.2eV。当温度低于190℃时,[Mn(en)_3]_2·Sn_2Se_4Te_2晶体是稳定的。详细讨论了这类化合物的组成对晶体结构和光吸收性能的影响。

膜厚对N型Bi_2Te_(2.85)Se_(0.15)薄膜热电性能的影响

采用瞬间蒸发技术沉积了N型Bi2Te2.85Se0.15热电薄膜,沉积的薄膜厚度在50~400nm范围之间,并在473K进行1小时的真空退火处理。利用X射线衍射（XRD）、场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）和能量散射谱（EDS）分别对薄膜的物相结构、表面形貌以及化学计量比进行表征。XRD分析结果显示,薄膜的主要衍射峰与Bi2Te3和Bi2Se3的标准衍射峰一致,沉积薄膜的最强衍射峰为（015）,退火后,薄膜的最强衍射峰是（006）。采用表面粗糙度测量仪测定薄膜厚度,薄膜的电阻率采用四探针法在室温下进行测量,在室温下对薄膜的Seebeck系数进行表征。测试结果表明,薄膜为N型传导特性。并考察了薄膜厚度对电阻率及Seebeck系数的影响。

制备工艺对N型Bi_2Te_(2.4)Se_(0.6)合金热电性能的影响

采用缓慢冷却和液氮淬火两种真空熔炼工艺得到Bi2Te2.4Se0.6合金铸锭,再将铸锭研磨后热压烧结制备N型多晶样品。采用XRD、FESEM、激光热导仪及电学性能测试仪对样品的物相组成、断面形貌和热电性能进行分析和研究。结果表明：制备的多晶样品为单相;振动研磨得到的粉末热压后保留大量的微米级（1~5μm）颗粒。结合取向因子的计算结果可以推断,样品中无明显的晶粒择优取向;采用液氮淬火制备的样品由于晶粒细化的影响,其热导率显著降低,热电性能得到改善。在300~500 K温度范围内,液氮淬火试样BTSRS-OM-HP具有最大的功率因子和最低的晶格热导率;室温至500 K范围内,样品的晶格热导率保持在0.42~0.51 W/（m.K）之间,在468 K时,获得最大ZT值0.87。

Bi_2Te_(2.55)Se_(0.45)合金熔体电阻率及凝固与熔体状态相关性的探索

探索了Bi2Te2.55Se0.45热电材料熔体的电阻率温度行为,并在此基础上,采用热分析法、金相分析、x射线衍射、SEM和EDS等表征手段研究了不同熔体状态对Bi2Te2.55Se0.45合金凝固行为和组织的影响.结果所示,Bi2Te2.55Se0.45合金熔体升温过程中在840～940℃的范围内存在温度诱导不可逆液-液结构转变.凝固结果表明,熔体结构转变后合金熔体的凝固行为和组织与转变前熔体的凝固情况有明显差别,如形核和生长过冷度分别增加了17.6℃和2.2℃,形核率明显提高,凝固时间缩短了8s,凝固组织明显细化,且分布更为均匀;此外,熔体状态的改变使合金XRD特征峰向高角度偏移,沿（001）晶面的择优取向明显减弱.

Te_2SeSb_2非晶薄膜晶化动力学研究

本文以晶化温度测试仪,差热分析仪、透射电子显微镜、X 射线衍射多种实验方法,详细研究了作为光记录介质的非晶 Te_2SeSb_2薄膜在相转变过程中的变化,揭示了其晶化过程。等温晶化、变温晶化以及动态结构分析表明,该薄膜晶化中存在相分离现象,是双步骤晶化。文章给出了中间相和最终相的构成,观察了结晶的动态过程,对其转变机制进行了解释,并计算了此材料的动力学参数如各相的玻璃转变激活能、晶化转变激活能以及等温相变反应指数、寿命等。

高量子效率碲化铯紫外日盲阴极研制

碲化铯(Cs2Te)阴极是紫外探测器的重要组成部分,其研究的时间较早,在某些紫外探测领域得到了良好应用。但是,同时具有高量子效率及良好日盲特性的阴极制备工艺还需要进一步探索。本文采用电子束蒸发镀膜在石英窗上制备金属Ni膜作为Cs2Te阴极的导电基底,用四探针测试仪、高阻计和分光光度计研究了薄膜的方块电阻和透过率关系。在超高真空系统中进行Cs2Te阴极制备,研究Te膜厚度对阴极量子效率的影响关系。用X光能量色散谱分析Cs2Te光电阴极的组分,研究Cs量与阴极日盲特性的影响关系。结果表明,最佳Ni膜厚度为1.0 nm,其电阻为107Ω/□左右,其紫外波段透过率高达80%;Cs2Te阴极的Te膜厚度为2.0nm时,光电阴极量子效率达12%;当Cs2Te阴极中Cs过量,其波长响应向长波方向延伸,Cs欠量,阴极量子效率降低。

Bi_2Te_3基热电材料的研究现状及发展

热电材料是能将热能和电能直接相互转化的功能材料,它的出现为解决能源紧缺和环境污染提供了广阔的应用前景。从理论和实验两个方面对Bi2Te3基热电材料近年来国内外的研究现状及发展进行了简要介绍和评述,并指出了今后的发展方向。在理论上主要基于能带理论、半导体超晶格以及密度泛函理论去寻求影响该材料的相关因子,在实验上主要采用分子束外延、激光脉冲沉积、合金化和水热合成法等方法制备该热电材料。

K_2Te(Cs)日盲紫外光电阴极研究

研究了K2Te（Cs）日盲紫外阴极的制作工艺并制作了K2Te（Cs）日盲紫外阴极.测量了K2Te（Cs）日盲紫外阴极样品的光谱响应、光谱反射率和250nm波长激发条件下的荧光谱,测量结果表明：与Cs2Te日盲紫外阴极相比,在现有工艺条件下,K2Te（Cs）日盲紫外阴极的灵敏度高于Cs2Te日盲紫外阴极,光谱响应的峰值波长更短,位于250nm,而长波截止波长位于336nm;633nm的光谱灵敏度为10-4 mA/W数量级,较Cs2Te日盲紫外阴极低一个数量级.光谱反射率测量结果表明：K2Te（Cs）日盲紫外阴极的光谱反射率在200~437nm的波长范围内,均高于Cs2Te日盲紫外阴极,而在437~600nm的波长范围内,反射率却与Cs2Te日盲紫外阴极基本相同;折射率及消光系数也低于Cs2Te日盲紫外阴极.荧光谱测试结果表明：在同样条件下,250~350nm波长范围内,由于K2Te（Cs）紫外阴极的荧光强于Cs2Te紫外阴极,因此跃迁电子数量更多,阴极灵敏度更高,比较适用于日盲紫外探测成像器件的制造.

Bi_2Te_3纳米颗粒和纳米线的溶剂热合成及组织特征

分别以吡啶、无水乙醇为反应介质,以NaBH4为还原剂,采用溶剂热合成方法,在150℃下反应24h制备了平均晶粒尺寸为1520nm的Bi2Te3纳米粒子。采用相同的合成方法,以去离子水为反应介质,合成了直径为3080nm,长径比大于100的Bi2Te3纳米线。XRD和TEM分析表明,随着溶剂介电常数和极性增加,所生成产物的物相纯度、结晶度增高,晶粒尺寸增大。