谢振
,
杨君友
,
樊希安
,
朱文
,
鲍思前
,
段兴凯
材料导报
热电材料因自身的优点而受到人们的广泛重视,但热电性能普遍不高成为制约其进一步应用的关键.随着热电理论和纳米技术的不断发展,纳米热电材料的研究成为近年来热电领域的一大热点.在分析介绍国内外湿化学方法制备纳米Bi2Te3系热电材料研究现状的基础上,指出了各种方法的优缺点,并展望了纳米热电材料的制备及其应用发展趋势.
关键词:
Bi2Te3
,
湿化学方法
,
纳米热电材料
胡安徽
,
杨君友
,
鲍思前
,
樊希安
,
段兴凯
材料导报
首先介绍了填充式Skutterudite热电材料在成分优化方面的研究进展,再从组织结构优化以及合成低维Skutterudite材料等几个方面探讨了近年来Skutterudite类热电材料的研究状况和最新进展.
关键词:
方钴矿
,
热电材料
,
填充限度
,
低维
段兴凯
,
江跃珍
材料科学与工程学报
以单质Bi,Te粉末为原材料,采用直流电弧等离子体蒸发法制备了Bi2Te3纳米粉末.通过XRD,EDS,TEM和SAED分析方法对Bi2Te3粉末的物相结构、成分和形貌进行了表征.Bi2Te3纳米粉末的平均粒径约为35 nm,粉末呈不规则的多面体结构,还有一些薄片状和棒状的结构,这与Bi2Te3半导体化合物的高度各向异性是一致的.研究了电弧电流和氩气压力对合成Bi2Te3纳米粉末的粒径和产率的影响,随着电弧电流或氩气气压的增加,粉末的粒径和产率都逐渐增大,但产率的增加并不明显.
关键词:
Bi2Te3
,
纳米粉末
,
直流电弧等离子体
,
热电材料
段兴凯
,
胡孔刚
,
满达虎
,
丁时锋
,
江跃珍
,
郭书超
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.05.013
采用真空熔炼及热压烧结技术制备了Na和Al双掺杂P型Bi0.5Sb1.5Te3热电材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品的物相结构和表面形貌进行了表征.XRD分析结果表明,Na0.04Bi0.5Sbl.46-xAlxTe3块体材料的XRD图谱与块体材料Bi0.5Sb1.5Te3的图谱完全对应,所有块体材料的衍射峰均与衍射卡JCPDS 49-1713对应,这表明Na和Al元素已经完全固溶到Bi0.5Sb1.5Te3晶体结构中,形成了单相固溶体合金.SEM形貌表明材料组织致密且有层状结构特征.Na和Al双掺杂提高了Bi0.5Sb1.5Te3在室温附近的Seebeck系数.在Na掺杂量为0.04时,同时Al掺杂量由x=0.04增加至0.12,电导率逐渐降低,在实验掺杂浓度范围内,Na和Al双掺杂会使P型Bi0.5Sb1.5Te3材料的电导率受到较大的损失.在300～500K时,通过Na和Al部分替代Sb,Na0.04Bi0.5Sb1.42Al0.04Te3和Na0.04Bi0.5 Sbl.38Al0.08Te3样品的热导率均有不同程度地减小,在300K时双掺杂样品Na0.04Bi0.5Sb1.42Al0.04Te3的最大Zr值达到1.45.
关键词:
双掺杂
,
热压
,
微结构
,
热电性能
段兴凯
,
胡孔刚
,
丁时锋
,
满达虎
,
张汪年
,
马明亮
稀有金属
采用真空熔炼和热压方法制备了Ga和K双掺杂Bi0.5Sb1.5Te3热电材料.XRD结果表明,Ga0.02Bi0.5Sb1.48-xKxTe3块体材料的XRD图谱与Bi0.5Sb1.5Te3的XRD图谱对应一致,但双掺杂样品的衍射峰略微向左偏移.热压块体材料中存在明显的(001)晶面择优取向.SEM形貌表明材料组织致密且有层状结构特征.Ga和K双掺杂可使Bi0.5Sb1.5Te3在室温附近的Seebeck系数有一定的提高,而双掺杂样品的电导率均得到了不同程度的提高,其中Ga0.02Bi0.5Sb1.42K0.06Te3样品的电导率得到较明显的改善.在300～500 K测量温度范围内,所有双掺杂样品的热导率高于Bi0.5Sb1.5Te3的热导率,在300 K附近双掺杂样品的ZT值得到提高,其中Ga0.02Bi0.5Sb1.42K0.06Te3样品在300 K时ZT值达到1.5.
关键词:
双掺杂
,
真空熔炼
,
热压
,
显微结构
,
热电性能
段兴凯
,
江跃珍
,
宗崇文
,
侯文龙
材料科学与工程学报
采用瞬间蒸发技术在温度为473 K的玻璃基体上沉积了厚度为800 nm的N型Bi2Te2.7Se0.3热电薄膜,并在373 K～573 K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（FESEM）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。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。霍尔系数,电子浓度和迁移率在300 K用Van der Pauw方法进行测量。退火温度为473 K时,电阻率和Seebeck系数分别为2.7 mΩ.cm和？180μV/K,热电功率因子最大值为12μW/cmK2。
关键词:
退火温度
,
热电薄膜
,
热电性能
,
瞬间蒸发法
段兴凯
,
江跃珍
,
胡孔刚
,
丁时锋
,
满达虎
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2011.06.017
采用闪蒸法在温度为473 K的玻璃基体上沉积了厚度为800 nm的N型Bi2(Te0.95Se0.05)3热电薄膜,并在373 ～573 K进行1h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(FESEM)分别对薄膜的物相结构和表面形貌进行分析.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进行测量,采用温差电动势法在室温下对薄膜的Seebeck系数进行表征.沉积态薄膜表明了(015)衍射峰为最强峰,退火处理后最强衍射峰为(006)；沉积态薄膜由许多纳米晶粒组成,晶粒大小分布较均匀,平均晶粒尺寸大约45 nm,退火处理后出现了斜方六面体的片状晶体结构.退火温度从373 K增加到473 K,薄膜的电阻率和Seebeck系数增加,激活能也随退火温度的增加而增大,退火温度从523 K增加到573 K,薄膜的电阻率和Seebeck系数都缓慢下降.从373 ～473 K,热电功率因子随退火温度的升高而单调增加,退火温度为473 K时,电阻率和Seebeck系数分别是2.7 mΩ.cm和-180μV·K-1,热电功率因子最大值为12 μW.cmK-2.退火温度从523 K增加到573 K,热电功率因子的值逐渐下降.
关键词:
Bi2Te3基热电薄膜
,
热电功率因子
,
闪蒸法
肖承京
,
杨君友
,
朱文
,
鲍思前
,
樊希安
,
段兴凯
材料导报
综述了半导体纳米薄膜热电性能表征的方法及相关的技术原理.从平行膜面和垂直膜面两方面对纳米薄膜材料热电性能3种重要参数的表征方法进行了描述;同时简要介绍了能直接测量热电优值的Harman方法的基本原理和操作过程.在此基础上指出了各方法的优缺点,并提出了今后开发检测装置需努力的方向.
关键词:
纳米薄膜
,
热电性能
,
表征
鲍思前
,
杨君友
,
朱文
,
李守林
,
樊希安
,
段兴凯
材料科学与工程学报
起始原料使用La、Co、Ni和Sb元素粉末,采用机械合金化(MA)和热压烧结(HP)的方法制备了名义成分为LaxNi0.2Co3.8Sb12(x=0.1,0.3,0.5,0.7)n型填充Skutterudite化合物热电材料,研究了不同La含量对MA-HP成型后的相组成及热电性能的影响.研究结果表明,机械合金化10h后的粉末,在650℃热压2h后可得到单相Skutterudite结构化合物;随着La填充分数的增加,晶格常数增大;通过向Skutterudite结构的空隙中填充稀土La原子,能大幅度降低热导率;热电性能研究表明,La0.5Ni0.2Co3.8Sb12在750K左右能得到最大的ZT值0.33.
关键词:
热电材料
,
填充Skutterudite
,
机械合金化
,
热压
