高性能Ga掺杂n型三元Ga_xPb_(1-x)Te化合物的制备与热电传输性能

采用熔融-缓冷工艺制备了Ga掺杂n型三元GaxPb1-xTe(x=0.01—0.05)化合物。研究了Ga含量对化合物热电传输性能的影响规律。结果表明,随着Ga含量的增加,样品载流子浓度增加,载流子迁移率逐渐减小,载流子散射机制从声学波散射逐渐变为声学波和电离杂质共同散射;随着Ga含量的增加,化合物的电导率大幅度增加,Seebeck系数逐渐降低。在所有组成化合物中,当x=0.02时,化合物功率因子最大,在375 K和775 K时分别为2.88×10-3W/mK2和1.73×10-3W/mK2。

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.

n型Bi_2Te_(3-y)Se_y温差电材料薄膜的电化学制备及表征

采用电化学控电位的方法在不锈钢基片上电沉积制备了Bi2Te3-ySey温差电材料薄膜。研究了电沉积溶液中硒含量与薄膜中硒含量的关系,考察了不同沉积电位对电沉积Bi2Te3-ySey薄膜的温差电性能的影响,并采用ESEM、EDS、XRD等方法对电沉积薄膜的形貌、成分及结构进行了分析。结果表明,在含有Bi3+、HTeO2+和Se4+的电沉积溶液中,采用电化学沉积的方法,可实现铋、碲、硒三元共沉积,生成Bi2Te3-ySey半导体化合物。改变电沉积溶液组成,可控制Bi2Te3-ySey化合物中硒的掺杂浓度。-0.04V沉积电位下制备的Bi2Te3-ySey薄膜较平整、致密,组成为Bi2Te2.7Se0.3。退火处理可提高电沉积Bi2Te3-ySey薄膜的塞贝克系数,且控制沉积电位为-0.04V下制备的Bi2Te3-ySey薄膜退火后的塞贝克系数为-123μV·K-1。

不锈钢与金基体上电沉积Bi_2Te_(3-y)Se_y薄膜

采用控电位电沉积技术以不锈钢和金为基体制备了Bi2Te3-ySey温差电材料薄膜。通过环境扫描电子显微镜(ESEM)、能量散射光谱(EDS)、X射线衍射光谱法(XRD)等方法,研究了不同基体对Bi2Te3-ySey温差电材料薄膜形貌、组成及结构的影响。结果表明,在含有Bi3+、HTeO2+和Se4+的溶液中,可实现铋、碲、硒三元共沉积,制备出Bi2Te3-ySey温差电材料薄膜。以金为基体电沉积的Bi2Te3-ySey薄膜的表面较平整、致密。在-0.04V沉积电位下,以不锈钢和金为基体电沉积Bi2Te3-ySey薄膜组成分别为Bi2Te2.39Se0.77和Bi2Te2.45Se0.85,且在不锈钢上电沉积制备的Bi2Te3-ySey薄膜的塞贝克系数更高,为-60mV/K。

AgSnO_(2)In_(2)O_(3)内氧化工艺中添加剂Te在合金中存在状态及其合金丝材退火条件的探究

制备含有TeO_(2)添加剂的AgSnO_(2)In_(2)O_(3)材料通常采用合金内氧化工艺,在内氧化工序之前需对Ag-Sn-In-Te合金丝材进行拉拔作业以期达到工艺要求的线径。添加Te元素会增加合金丝材的脆性,因此需进行退火操作。通过对Ag-Sn-In-Te合金挤压丝材腐蚀后的金相分析,发现Te元素是以纤维状Ag_(2)Te的金属间化合物状态均匀分布在合金晶格里;然后对该合金丝材进行不同条件的退火处理,通过对退火后合金金相组织的观察,探究了合金丝材的退火条件,发现退火后纤维状的Ag_(2)Te会球化,而且还有向晶界聚集的趋势,温度越高、时间越长这种效应越明显。

P型Ga_2Te_5基化合物的热电性能(英文)

采用放电等离子烧结技术(SPS)制备P型复相Ga2Te5基化合物,对其进行微观分析和热电性能测试。通过XRD分析观察到主相Ga2Te5和少量的SnTe、单质Te。在整个测试温度(319～549K)范围内,Ga2Te5基化合物的Seebeck系数、电导率和热导率都随温度的升高而降低。由于具有相对较低的热导率和较高的电导率,Ga2SnTe5在549K时取得了最高ZT值0.16。

熔体旋甩法合成n型(Bi0.85Sb0.15)2(Te1-xSex)3化合物的微结构及热电性能

采用熔体旋甩结合放电等离子烧结(MS-SPS)技术制备了单相n型四元(Bi0.85Sb0.15)2(Te1-xSex)3(x=0.15,0.17,0.19,0.21)化合物,并对所得样品的微结构和热电传输性能进行了系统研究.样品自由断裂面的场发射扫描电子显微镜及抛光面的背散射电子成分分析表明:块体材料晶粒细小,晶粒排列紧密,成分分布均匀且相结构单一,样品中存在大量10—100nm的层状结构.随着Se含量x的增加,样品的电导率和热导率逐渐增加,而Seebeck系数逐渐降低.相比商业应用的区熔材料,MS-SPS方法合成的高Se组成的样品均在425K后表现出更高的ZT值,其中(Bi0.85Sb0.15)2(Te0.83Se0.17)3样品具有最高的ZT值,在360K可达到0.96,并在320—500K均保持较高的ZT值,500K时其ZT值相比区熔材料提高了48%.此外,通过调节Se的含量,可以有效地调控材料的ZT峰值出现的温度段,这对多级或梯度热电器件的制备具有重要意义.

Bi2Te3-xSex(X≤3)同晶化合物电子结构的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理全势能线性缀加平面波方法(FLAPW),分析了Bi2Te3-xSex体系中各原子自旋轨道耦合(SOI)的p1/2修正对体系性质的影响,并对Bi2Te3-xSex(x≤3)同晶化合物的电子特性进行系统的理论研究,首次计算出Bi2Se2Te的电子特性.计算结果表明:对于Bi2Te3-xSex体系中的Te原子和Bi原子考虑SOI的p1/2修正,对体系费米能级附近能带结构的计算分析尤为重要,而对于Bi2Se2Te和Bi2Te2Se中的Se原子是否考虑SOI的p1/2修正对费米能级附近的能带结构无显著影响;Bi2Te3-xSex(x≤3)均为间接带隙窄带半导体,体系在费米能级附近Γ点的能带趋势相近,强的杂化压低了价带的最高峰,使得两个边锋提高,在Γ点形成马鞍点;体系费米能级附近的电子态密度主要来源于各原子p态电子贡献;层间原子成键,X(1)—Bi键比X(2)—Bi键(X=Te,Se)的共价键成分较强;随着体系中Se原子摩尔比的增加,晶胞的体积减小,体系的能量增加,Te(1)—Bi键、Se(2)—Bi键、Se(1)—Bi键的共价键成分逐渐增强.

Te元素的Anderson型多金属氧酸盐的研究进展

首先介绍多金属氧酸盐的发展,然后阐述Anderson型多金属氧酸盐的发展,最后对含Te元素的Anderson型多金属氧酸盐的研究进展进行综述。