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
,
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
段兴凯
,
江跃珍
功能材料与器件学报
doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2011.05.004
采用瞬间蒸发技术沉积了厚度为800 nm的P型Bi0.5Sb1.5Te3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.研究了退火温度对Bi0.5Sb1.5Te3薄膜的电阻率和Seebeck系数的影响,退火温度从373K增加到473K,Bi0.5Sb1.5Te3薄膜的电阻率和Seebeck系数都随之增加,退火温度从523K增加到573K,薄膜的电阻率和Seebeck系数缓慢下降.当退火温度为473K时,Bi0.5Sb1.5Te3薄膜的电阻率和Seebeck系数分别为2.1 mΩcm和162 μV/K,薄膜的热电功率因子最大值为13 μW/cmK2.
关键词:
退火处理
,
微观结构
,
电阻率
,
塞贝克系数
段兴凯
,
江跃珍
材料科学与工程学报
用瞬时蒸发法在加热到453 K的玻璃基体上沉积出了厚度在40-160nm的多晶Bi纳米薄膜.用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微术(FE-SEM)分析了薄膜的相结构和表面形貌.在300-350K研究了薄膜厚度与电阻率的关系,随着薄膜厚度增加,电阻率并不是单调减小;随着温度增加,电阻率减小.温度在300K时,Bi薄膜的电阻率在0.36-0.46mΩ·cm之间变化.随着薄膜厚度的增加,Seebeck系数增加.电子浓度、迁移率与薄膜厚度的关系表明薄膜的电输运性能随薄膜厚度的变化而波动.
关键词:
铋薄膜
,
电输运性能
,
瞬时蒸发
段兴凯
,
江跃珍
材料科学与工程学报
采用瞬间蒸发技术沉积了N型Bi2 Te2.85 Se015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Bi2 Te3和Bi2 Se3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.
关键词:
Bi2Te2.85Se0.15
,
薄膜厚度
,
电阻率
,
Seebeck系数
,
瞬间蒸发法
段兴凯
,
于福义
,
江跃珍
,
胡孔刚
,
杨君友
材料导报
Bi2Te3基热电材料由于在微电子、光电子等高技术领域具有潜在的应用前景,从而得到了人们的广泛关注.低维Bi2Te3基热电材料由于具有特殊的量子限制效应,已成为提高热电性能的有效途径.近年来,研究者非常重视Bi2Te3基热电薄膜的制备及性能研究,并做了大量相关的研究工作,许多制备方法也相继出现,并获得了高质量的Bi2Te3基热电薄膜.
关键词:
Bi2Te3
,
热电薄膜
,
热电性能
,
制备方法
段兴凯
,
江跃珍
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2011.03.014
以单质Bi,Sb和Te粉末为原材料,通过真空电弧等离子体蒸发法合成了(Bi<,x>Sb<,1-x>)<,2>Te<,3>热电粉末材料.采用X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS),场发射扫描电子显微术(FE-SEM),透射电子显微术(TEM)和选区电子衍射(SAED)分析方法对(Bi<,x>Sb<,1-x>)<,2>Te<,3>粉末材料的物相结构、成分和形貌进行了表征.XRD图谱的3强衍射峰分别为(015),(1010)和(110),(Bi<,x>Sb<,1-x>)<,2>Te<,3>纳米粉末的XRD图谱与标准XPD图谱峰(49-1713)相对应,宽化的衍射峰表明了粉末的晶粒具有纳米尺度.能谱定量分析表明Bi和Sb的原子百分比分别为18.1%,20.3%,两者原子百分比之和为38.4%,Te的原子百分比是61.6%.场发射扫描电子显微分析表明纳米粉末颗粒尺寸比较均匀,粉末存在团聚现象,大多数粉末都呈椭球形.透射电子显微分析表明(Bi<,x>Sb<,1-x>)<,2>Te<,3>纳米粉末的平均粒径约为50 mm,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Bi<,2>Te<,3>基半导体化合物的高度各向异性是一致的.(Bi<,x>Sb<,1-x>)<,2>Te<,3>纳米粉末的选区电子衍射图表明每一个颗粒是由许多小晶核组成的,证明了颗粒是以纳米尺度生长.由于晶粒取向随机,且晶粒细小引起有许多衍射斑组成的衍射环的宽化,揭示了(Bi<,x>Sb<,1-x>)<,2>Te<,3>纳米粉末的多晶结构.
关键词:
(BixxSb1-x)2Te3
,
真空电弧等离子体
,
热电材料
,
纳米粉末
段兴凯
,
江跃珍
,
胡孔刚
,
况菁
,
仪登亮
,
金海霞
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2017.05.022
采用钽管封装熔炼和热压烧结技术制备了Ca2Si(1-x)Snx (x=0, 0.02, 0.04, 0.06)热电材料.利用X射线衍射(XRD)对样品的物相结构进行了表征,XRD结果表明,Ca2Si(1-x)Snx块体材料的XRD图谱与Ca2Si的XRD图谱对应一致,但所有样品中都出现Ca5Si3衍射峰.当掺杂量Sn为0.06时,样品Ca2Si(1-x)Snx (x=0.06)的XRD图谱中还出现了CaSn3相.在室温下测试了样品的霍尔系数,在300~873 K温度范围内研究了Sn掺杂对Ca2Si电导率和Seebeck系数的影响,随着Sn掺杂浓度的增加,电导率逐渐增大,Seebeck系数则减小.分析了Sn掺杂对Ca2Si晶格热导率和热导率的影响,Sn掺杂浓度为x=0.02和x=0.04时,晶格热导率减小,从而对热导率有所优化,其中Ca2Si(1-x)Snx (x=0.02)的热导率得到明显地改善,在300~873 K温度范围内,其热导率都低于Ca2Si的热导率.在550~873 K温度范围内,Ca2Si(1-x)Snx (x=0.02)表现了较高的ZT值,873 K时的最大ZT值为0.22.
关键词:
微结构
,
热压
,
电导率
,
晶格热导率
,
热导率
