【摘 要】
:
随着当今世界科学技术不断发展,对能源的需求逐年增高。一方面,能源的消耗使传统化石能源储量逐渐下降;另一方面,石油能源消耗带来的环境污染问题日趋严重。热电材料能够有效缓解环境污染以及提供可持续能源受到广泛关注。中低温热电材料AgSbX2(X=Te,Se)本征热导率低,但是电学性能较差,所以热电优值较低,本论文以AgSbX2为研究对象,研究了AgSbTe2和AgSbSe2的快速制备以及Te,Se自掺杂
论文部分内容阅读
随着当今世界科学技术不断发展,对能源的需求逐年增高。一方面,能源的消耗使传统化石能源储量逐渐下降;另一方面,石油能源消耗带来的环境污染问题日趋严重。热电材料能够有效缓解环境污染以及提供可持续能源受到广泛关注。中低温热电材料AgSbX2(X=Te,Se)本征热导率低,但是电学性能较差,所以热电优值较低,本论文以AgSbX2为研究对象,研究了AgSbTe2和AgSbSe2的快速制备以及Te,Se自掺杂对材料载流子浓度的调控和热电性能的优化,在此基础上研究Mn元素掺杂对AgSbX2材料的热电性能的影响。采用高频熔炼、高温熔炼、放电等离子烧结(SPS)等工艺制备了AgSbTe2+x、AgSbSe2+x和AgSb1-xMnxSe2/2.01三个体系的样品,并对其物相,微观结构以及热电性能进行研究,得出如下结论:(1)通过高频熔炼和高能球磨两种方法制备出AgSbTe2+x(x=0,0.01,0.02,0.03,0.05)系列样品,实验结果表明,过量Te元素的自掺杂可以有效抑制第二相Ag2Te的产生,但球磨方法制备的样品成分分布不均匀,存在Ag富集区域,未能有效提升样品的电学性能。对于高频熔炼的样品,Te的自掺杂增加了样品的载流子浓度,降低样品的电阻率,在548 K附近,电阻率从x=0的74μΩm降低到x=0.05的35μΩm。同时Te的过量引入的晶格畸变增强声子的散射,降低晶格热导率,最终x=0.05的样品在548K下获得1.69的ZT值,比未掺杂的样品提升24%,超过传统的高温熔炼方式得到的最大ZT值。(2)本文在Te过量掺杂能明显提升AgSbTe2热电性能的基础上,对同族化合物AgSbSe2进行Se元素的过量自掺杂研究,采用高温熔炼和SPS方法制备了AgSbSe2+x(x=0,0.0025,0.005,0.0075,0.01,0.03)系列样品。研究表明,Se元素的过量自掺杂使样品晶格常数下降,在掺杂量为0.0075之后达到饱和状态,有Se单质析出。Se自掺杂提升了样品的载流子浓度,电阻率大幅降低,在室温下样品的电阻率从x=0的610μΩm下降到x=0.01的140μΩm。同时Seebeck系数逐渐下降,该体系样品中,x=0.01的样品在673 K下达到最大功率因子值640μWm-1K-2,比未掺杂样品的最大功率因子298μWm-1K-2提升了115%。Se自掺杂后的样品热导率逐渐增加,最终x=0.01的样品在673K下达到最大ZT值达0.96,与x=0样品相比,提升了96%,与文献中通过其他元素掺杂AgSbSe2取得的ZT值相近。同时平均ZT值从x=0的0.32到x=0.01的0.59,ZT值增加了84%。(3)对于AgSb1-xMnxSe2(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07)体系,Mn掺杂降低了样品的晶格常数,有效提升载流子浓度,电阻率大幅降低,室温下样品的电阻率由x=0的610μΩm下降到x=0.07的57μΩm。同时Seebeck系数逐渐降低,在673 K下x=0.07的样品功率因子达到最大值705μWm-1K-2,远高于未掺杂的Mn样品的最大功率因子值305μWm-1K-2。Mn的掺杂使热导率小幅增加,最终x=0.07的样品在673 K下ZT值达到0.96,与未掺杂的样品相比提升了96%,平均ZT值从x=0的0.32提升到x=0.07的0.63。Mn掺杂AgSbSe2.01的样品后,载流子浓度在AgSbSe2.01的基础上继续升高,电阻率下降,功率因子增加。x=0.07的样品功率因子在673 K下达到710μWm-1K-2,与未掺杂Mn的样品相比提升了11%。Mn掺杂后样品的热导率也有所增加,最终x=0.07的样品在673 K附近达到体系样品最大ZT值1.04,与未掺样品相比提升效果不明显。通过上述工作,我们成功利用高频熔炼快速的制备出AgSbTe2+x,丰富了AgSbTe2热电材料的制备方式,对AgSbTe2和AgSbSe2体系分别进行Te和Se元素自掺杂能够明显改善体系的热电性能,并在此基础上对Mn元素掺杂的AgSbSe2热电材料进行了研究,取得良好的热电性能。
其他文献
本文旨在通过对当前深圳市的党群服务中心建设情况及其所服务的居民的行为活动模式进行调研、梳理、分析、总结,就空间复合化设计的主要方面进行深入的探讨和研究,并构思提出了空间复合化设计的策略及发展方向,以期能为当下和未来党群服务中心的建设提供一定的理论支撑和实践参考。随着社会的迅猛发展和民众生活品质的显著提高,人们在物质及精神层面上的需求日益提升。深圳作为改革开放的前沿城市,必须更加注重公共服务职能及居
工业机器人具备可编程、拟人化和通用性等方面的优点,正在被广泛应用于各个领域中。精密减速器是在工业机器人中技术含量最高的关键部件,它的好坏直接决定了机器人性能的优劣。但是在故障诊断研究领域中,对于精密减速器等传动系统的研究还不够完善。本课题针对BRTIRUS1510A型号六自由度工业机器人的传动系统故障,采用姿态监测的方法,使用BWT901姿态传感器完成姿态数据的采集过程,从数据驱动的角度进行故障诊
近年来,太赫兹技术被誉为“世纪前沿革命”,在通信、光谱学、医学成像、安全检查等领域具有广泛应用。而太赫兹调制器技术的落后,限制了太赫兹技术的发展和应用。本文提出了一种高效的光控太赫兹调制器,能够在低功耗下有效提高太赫兹调制器的调制深度。微纳米表面结构可以形成泵浦光的多次反射,从而产生更强的泵浦光吸收和更多的的光生载流子。本研究据此提出一种基于硅微纳米结构的光控太赫兹调制器,包括硅纳米柱结构、硅纳米
光电传感器作为工业机器的神经元部件,在高速非接触式信息采集和系统响应处理中地位举足轻重。光电类传感器的研究伴随新材料的发现和制备方法的演进而不断朝高精度、快响应、可调谐方向突破。其中石墨烯/硅异质结在光电类异质结研究中备受青睐主要得益于石墨烯优秀的电磁学、热力学、光学特性。但这种新型异质结的光电测试表现与其他新材料相比并不突出,光探测范围仅在450~900nm之间,响应率在mA/W级别。制备工艺与
随着光纤制备技术的进一步发展,各种非线性光纤被成功制备,促使了非线性光纤光学的这一领域的不断发展。光纤中非线性效应的调控是近些年非线性光纤光学领域的研究热点之一。脉冲在光纤中传播时不可避免地会受到高阶线性和非线性效应的干扰,从而导致如喇曼孤子自频移、三次谐波产生、四波混频、色散波辐射等非线性现象,这些非线性现象为非线性频率转换、超连续谱产生、数模转换等应用提供了新的视角。光学脉冲成形技术可以将超短
自20世纪上半叶以来,中西方建筑界已悄然发生巨变。于西方世界而言,无论是建筑的实践与理论都不再是现代主义的“一家独大”,而是多种流派与思潮的“百家争鸣”。于中国而言,刚刚经历了近现代社会不同发展阶段的探索,理论和实践都尚未成熟,而且已经暴露出许多问题。近年来甚嚣尘上的年度“十大最丑建筑”评选与“千城一面”现象就是其中的缩影。由此可见,面临当下竞争激烈的国际设计形势和多元化的设计理论,中国的城市建设
基于范德华相互作用垂直堆叠的二维异质结材料表现出杂化层间耦合效应及新颖的物理性能,备受关注。近年来,四六族二元化合物热电材料的研究层出不穷,且低维化可实现对其热电性能的进一步优化。实验上成功合成出范德华异质结SnS/SnSe薄膜,然而,至今未有关于超薄少层SnS/SnSe异质结的电、热电性能研究。为进一步探索具有潜在高热电性能的二维材料和结构,揭示范德华异质结的层间耦合效应对电子结构及热电性能的影
摩托车在人们日常生活扮演很重要的角色,尤其在亚洲。在中国、印度、印度尼西亚、泰国以及越南,摩托车使用量占总的客车运输的60%。截止到2018年,亚洲的摩托车拥有量达到了3.19亿。如此高的拥有量以及使用量已经对环境和能源造成的负担是巨大的。若要减轻或解决上述问题,必须要提升摩托车发动机性能。循环变动(CCV,cycle to cycle variation)是限制发动机性能提升的主要因素。相较于汽
中小学教育属于我国基础教育,是提高全民族素质的奠基工程,也是国家深化教育改革,全面推进素质教育的重要一环。深圳作为我国改革开放的重要窗口,在教育体制改革方面先行先试,高标准办好学前教育,扩大中小学教育规模,高质量普及高中阶段教育。目前,深圳基础教育资源的分配压力巨大,学位不足成为一大民生短板。因此,近年来深圳中小学建设工作开展得如火如荼。过去深圳建设的中小学校建筑集约化设计的程度不高,存在规划布局