Bi2Se3纳米热电材料的合成与物性研究

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热电材料也称为温差电材料,可以实现电能和热能的相互转化,是一种利用于温差发电和热电制冷的新型功能材料。硒化铋是一种重要的Ⅴ-Ⅵ族窄带隙半导体,带隙约为0.3eV。硒化铋也是一种非常有前途的热电材料,具有较高的研究价值。本文采用无催化剂辅助的化学气相沉积法,以高纯硒化铋粉末做源料,石墨纸作为衬底,氩气为载气,在水平管式炉中制备出一维硒化铋纳米线。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)和选区电子显微镜(SAED)对样品的形貌和结构进行了表征。结果表明,所得产物是表面光滑的一维硒化铋纳米线,结晶性良好,属于三方晶系,空间群为R-3m。根据产物的生长特点和相关的文献资料,我们讨论了硒化铋纳米线的生长机制。该方法十分新颖,目前还没有人报道过,并且为合成其他层状物质的一维纳米结构提供了一个新的方法。以五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)和二氧化硒(SeO2)为铋源和硒源,二甲基甲酰胺(DMF)和油酸(OA)做溶剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,采用溶剂热方法制备出硒化铋纳米片。利用X射线衍射仪(XRD)、SEM、TEM、HRTEM和SAED对样品进行物相、形貌和结构表征。结果表明,所得样品是三方晶系的硒化铋纳米片,尺寸较大,横向尺寸可达6μm,厚度在30nm左右,结晶性质良好。我们讨论了不同PVP添加量对产物的影响,通过研究发现,PVP的添加量不仅影响着硒化铋纳米片的厚度,还影响着纳米片的大小。由于Bi2Se3纳米片具有明显的各向异性,可以利用该性质在大尺寸的纳米片上集成其他电子装置,开发出具有新颖特性的设备。
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