检索结果-南通市图书馆

载流子浓度优化与动态掺杂提高n型PbS宽温域的热电性能

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科学通报 2024年

作者：侯正浩崔秋娟钱鑫王淑芳河北大学物理科学与技术学院河北省光电信息材料重点实验室石家庄学院化工学院石家庄市低碳能源材料重点实验室

硫化铅（PbS）基热电材料因其组成元素储量丰富、价格低廉、热稳定性高等优势而备受研究人员关注.目前关于PbS的研究主要聚焦于通过元素重掺杂提高其载流子浓度,以获得优良的中高温热电性能.然而,这种方法导致PbS近室温热电性能较差,严... 详细信息

硫化铅（PbS）基热电材料因其组成元素储量丰富、价格低廉、热稳定性高等优势而备受研究人员关注.目前关于PbS的研究主要聚焦于通过元素重掺杂提高其载流子浓度,以获得优良的中高温热电性能.然而,这种方法导致PbS近室温热电性能较差,严重制约了其在制冷领域的发展.本工作通过掺杂微量的GaBi,优化了n型PbS的载流子浓度,室温的功率因子达到21.70μW cm-1K-2.同时,形成的Ga/Bi间隙原子与位错缺陷增强了声子散射,降低了PbS的晶格热导率, Pb0.99875（GaBi）0.00125S样品在300～773 K的平均zt值达到0.58.为了进一步优化n型PbS在宽温域下的热电性能,通过引入Cu原子实现了载流子浓度的动态掺杂, Pb0.99875（GaBi）0.00125S+2%Cu样品的平均功率因子增加至17.6μW cm-1K-2,平均zt值进一步提升至0.65.本工作为优化PbS近室温区热电性能提供了新方法,对于推动PbS基热电材料在制冷领域的应用具有重要意义.

关键词：热电材料 n型PbS 载流子浓度动态掺杂 zt值

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Ag掺杂多晶SnSe基热电材料的性能研究

现代技术陶瓷 2024年第1期45卷 177-187页

作者：鲁文彬罗维范宇驰丁奇江莞东华大学材料科学与工程学院上海201620 东华大学功能材料研究中心上海201620

近年来,由于环境污染与能源危机的日益严重,使得国内外学者对可再生能源的研究越发重视,热电材料因其能够实现电与热的直接转换而引起了广泛关注。但热电器件的转换效率较低限制了其实际应用,为了提高其转换效率,大部分研究工作都聚焦... 详细信息

近年来,由于环境污染与能源危机的日益严重,使得国内外学者对可再生能源的研究越发重视,热电材料因其能够实现电与热的直接转换而引起了广泛关注。但热电器件的转换效率较低限制了其实际应用,为了提高其转换效率,大部分研究工作都聚焦于提高热电材料的热电优值(zt)上。SnSe是目前性能优良的中温热电材料,本文通过水热法和在低于传统烧结温度的条件下成功制备了Ag掺杂的多晶AgxSn_(1-x)Se(x=0.0025、0.005、0.0075)热电材料。结果表明,Ag的掺入明显改善了材料的载流子浓度,同时样品保持了较高的Seebeck系数,使得材料的电学性能显著提高。当x=0.0075时,Ag_(0.0075)Sn_(0.9925)Se具有相对较高的zt值,800K时可达1.2,但是对该样品进行退火处理后zt值有所降低,800 K时约为0.8。

关键词： SnSe Ag掺杂热电材料 zt值

三元PbBi_(2)S_(4)凝固生长与热电性能研究

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铸造技术 2024年第4期45卷 328-334页

作者：刘伟陈彪肖钰电子科技大学材料与能源学院四川成都611731 西北工业大学凝固技术国家重点实验室陕西西安710072 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室陕西西安710049

三元PbBi_(2)S_(4)是一种具有本征低晶格热导率的潜力热电材料,但低的电传输性能制约了其热电性能。本工作利用Bridgman法制备了高质量的三元PbBi_(2)S_(4)晶体铸锭,由于减少晶界密度,降低晶界对载流子传输阻碍,电传输性能大幅度提升。... 详细信息

三元PbBi_(2)S_(4)是一种具有本征低晶格热导率的潜力热电材料,但低的电传输性能制约了其热电性能。本工作利用Bridgman法制备了高质量的三元PbBi_(2)S_(4)晶体铸锭,由于减少晶界密度,降低晶界对载流子传输阻碍,电传输性能大幅度提升。通过优化生长条件获得不同质量的三元PbBi_(2)S_(4)晶体铸锭,最优加权载流子迁移率从多晶中15 cm^(2)/(V·s)提升到56 cm^(2)/(V·s),使三元PbBi_(2)S_(4)晶体铸锭的最大电导率和功率因子分别达到1049 S/cm和4.6μW/(cm·K^(2)),相比多晶PbBi_(2)S_(4)样品分别提高了850%和~64%。最终,PbBi_(2)S_(4)晶体铸锭的最大zt值在773 K温度下达到0.61。结果表明,通过凝固生长高质量晶体铸锭能显著优化三元PbBi_(2)S_(4)化合物全温区热电性能。

关键词： PbBi_(2)S_(4)晶体铸锭晶界迁移率功率因子 zt值

灰锡自溶剂法Ba/Eu复合填充Ⅷ型Sn基单晶笼合物的制备及电传输特性

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人工晶体学报 2016年第2期45卷 366-370页

作者：程峰王劲松刘虹霞申兰先邓书康云南师范大学太阳能研究所可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室昆明650500

采用灰锡自溶剂法制备Ⅷ型Sn基单晶笼合物,并通过Eu对其进行掺杂。研究表明所制备样品均为空间群为I43m的p型Ⅷ型Sn基单晶笼合物,Eu原子趋于取代Ba原子,且随着Eu元素起始含量的增加,材料晶格常数减小,熔点升高,较低的载流子浓度与较高... 详细信息

采用灰锡自溶剂法制备Ⅷ型Sn基单晶笼合物,并通过Eu对其进行掺杂。研究表明所制备样品均为空间群为I43m的p型Ⅷ型Sn基单晶笼合物,Eu原子趋于取代Ba原子,且随着Eu元素起始含量的增加,材料晶格常数减小,熔点升高,较低的载流子浓度与较高的载流子迁移率使得材料Seebeck系数与电导率都有所提升,Eu起始含量x=0.50的样品其zt值在480 K处获得最大值0.87。

关键词：灰锡自溶剂法单晶笼合物 zt值

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推进热电材料发展的新思路

中国材料进展 2015年第2期34卷 170-172页

作者： ZHU Hong 麻省理工学院材料科学与工程系

由于能源短缺与不断增加的能源需求间的矛盾,为保证未来能源的安全性,需要一个多元化的能源组合结构。由于世界上有将近50%的能源输入以废热的方式被浪费掉,应用热电效应将这部分废热有效地转换为电能是一种重要的清洁、可再生能源技术... 详细信息

由于能源短缺与不断增加的能源需求间的矛盾,为保证未来能源的安全性,需要一个多元化的能源组合结构。由于世界上有将近50%的能源输入以废热的方式被浪费掉,应用热电效应将这部分废热有效地转换为电能是一种重要的清洁、可再生能源技术。为了提高热-电转换效率,需要开发出具有高材料优值(zt)的热电材料。然而,改善热电材料是一个复杂的多变量优化问题——即降低热导率、增加塞贝克系数和升高电导率。就近年来一些成功提高热电材料zt值的思路和想法作简要的报道。

关键词：热电优化设计新思路声子散射能带工程 zt值 MRS

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Ag掺杂对SnSe材料热电性能的影响

功能材料 2018年第5期49卷 5001-5005页

作者：初菲陆晓芳王连军江莞东华大学材料科学与工程学院上海201620 东华大学纤维材料改性国家重点实验室上海201620 东华大学功能材料研究所上海201620

硒化锡热电材料作为一种极具研究前景的功能材料,其单晶zt值可达2.6。但由于单晶制备工艺的复杂性及应用限制,现研究主要集中于多晶硒化锡的制备与研究。采用真空熔炼及淬火-退火等工艺并结合放电等离子体烧结技术制备了Ag掺杂的Ag_xSn_... 详细信息

硒化锡热电材料作为一种极具研究前景的功能材料,其单晶zt值可达2.6。但由于单晶制备工艺的复杂性及应用限制,现研究主要集中于多晶硒化锡的制备与研究。采用真空熔炼及淬火-退火等工艺并结合放电等离子体烧结技术制备了Ag掺杂的Ag_xSn_(1-x)Se(0.005≤x≤0.02)多晶热电材料。结果表明,Ag的掺入明显改善多晶SnSe的载流子浓度,同时保留较高的塞贝克系数,使得材料的电学性能显著提高。当Ag的掺杂量x=0.01时,Ag_(0.01)Sn_(0.99)Se具有相对较高的热电优值,于773K时平行于压力及垂直压力方向分别可达0.66和0.69。

关键词： SnSe Ag掺杂热电性能放电等离子体烧结 zt值

Mg掺杂对CuRh2-2xMg2xO4陶瓷热电性能的影响

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昆明理工大学学报（自然科学版） 2020年第1期45卷 20-25页

作者：吴泳洁于杰戴炳蔚周晓龙昆明理工大学材料科学与工程学院

采用固相烧结和放电等离子烧结(SPS)法制备CuRh2-2xMg2xO4样品,研究不同Mg含量对CuRh2-2xMg2xO4热电材料物相组成,晶粒尺寸和热电性能的影响.通过对样品进行XRD,断口形貌SEM,热导率及Seebeck-电阻率进行测试分析,检测结果表明:Mg掺杂后C... 详细信息

采用固相烧结和放电等离子烧结(SPS)法制备CuRh2-2xMg2xO4样品,研究不同Mg含量对CuRh2-2xMg2xO4热电材料物相组成,晶粒尺寸和热电性能的影响.通过对样品进行XRD,断口形貌SEM,热导率及Seebeck-电阻率进行测试分析,检测结果表明:Mg掺杂后CuRh2-2xMg2xO4X射线衍射峰的峰位较CuRh2O4标准PDF卡片整体偏移,晶格常数减小;掺杂后的样品晶粒尺寸减小,Mg的掺入使CuRh2O4的热导率下降,并且掺杂量越多,热导率越小;Mg掺杂改善了CuRh2O4的电学性能,提高了样品的电导率.当Mg掺杂量x=0.25时,试样CuRh1.5Mg0.5O4的zt值取得最大值,在900℃下达到了0.182 28.

关键词： CuRh2-2xMg2xO4 放电等离子烧结(SPS) 热学性能电学性能 zt值

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热电材料参数测量方法的研究

热电材料参数测量方法的研究

作者：王震山东大学

学位级别：硕士

热电效应能够实现热能和电能的直接转换,在废热回收发电、绿色制冷、太空探测器供电等方面具有广泛的应用前景,因此受到了广泛的关注。热电转换效率主要取决于热电优值系数zt＝s2σT/κ,其中S, σ, κ, T分别为Seebeck系数、电导率、热... 详细信息

热电效应能够实现热能和电能的直接转换,在废热回收发电、绿色制冷、太空探测器供电等方面具有广泛的应用前景,因此受到了广泛的关注。热电转换效率主要取决于热电优值系数zt＝s2σT/κ,其中S, σ, κ, T分别为Seebeck系数、电导率、热导率和绝对温度。zt值越高,热电转换效率越高。目前热电参数的测量和热电转换效率的评估存在一些问题。首先,高温Seebeck系数的测量精度不高,如常用的高温热电参数测试系统(Linseis LSR系列)测量Seebeck系数的精度为7%左右,给热电转换效率的评估带来一定误差;其次,在测量zt值时,Seebeck系数和电导率使用热电参数测试系统(ZEM、LSR等)沿平行样品表面方向测量,而热导率使用导热系数测试仪(如Netzsch、Linseis、TA等公司的热导率测试设备)沿垂直样品表面方向测量,当材料具有各向异性时也会引起较大的误差。针对上述两个普遍存在的问题,本论文以热电参数的精确测量为研究对象,自主搭建了两套热电参数测量设备,深入研究了影响Seebeck系数测量精度的因素,并尝试开发了一种直接测量热电优值系数zt的新方法。本论文的主要创新之处如下：一、基于对静态法和动态法的研究,自制了一套Seebeck系数和电阻测量设备,使用自制设备对影响Seebeck系数测量精度的因素进行了研究。发现动态法和静态法可以消除寄生电势的影响。使用静态法测量时,样品温差控制在1±***以内,测量精度最高;控温精度越高,测量精度越高,但是虽然控温精度较差时,测量结果波动大,但是平均值与高控温精度下的测量结果相差不大;有效地进行电磁屏蔽可以提高测量精度。经过对以上因素的研究,改进传统方法,可以将自制设备的Seebeck系数的测量精度提高到1.5%,优于商用仪器7%的精度。使用动态法测量,测量的速度高于静态法,在同样的测试环境下也具有较高的测量精度,小于7.2K/mmin的升温速度变化对Seebeck系数的测量没有大的影响。二、基于非平衡热力学,推导了等温和绝热状态下的热电参数方程组,发现通过测量热学短路和热学开路两种状态下的电导率可以直接获得热电优值系数zt：σT=σq(1+zt),其中σT、σq分别代表热学开路和短路下的电导率。基于理论分析的结果,自制了一套热电参数测量设备。但目前该方法的测量误差较大,其可行性以及产生误差的原因需要进一步研究。本论文较为系统地研究了高精度测量热电参数的方法,利用静态法和动态法消除Seebeck系数测量中寄生电势的影响,通过选择合适的测量温差、提高控温精度、增加电磁屏蔽等手段大幅度提高了Seebeck系数的测量精度,并开发了一种直接测量热电优值zt的新方法。研究结果为热电参数的高精度测量提供了理论支持和技术参考,但由于时间原因,直接测量zt新方法还未深入地研究,目前测量误差较大,在后续的工作中将对其进行优化。

关键词：热电材料 zt值 Seebeck系数电阻率自动化测试虚拟仪器

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氮化硼纳米薄膜的热电性能理论研究

氮化硼纳米薄膜的热电性能理论研究

作者：王冲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

对于较高温度范围的应用,热电器件需要无机材料。使用块状无机材料制造的商业热电装置的主要问题之一是其机械柔韧性差。因此,将无机材料制备成薄膜形式,基于低维材料的薄膜热电,这是很有前途的选择。目前BNNR热电性能相文献对与BNNR热... 详细信息

对于较高温度范围的应用,热电器件需要无机材料。使用块状无机材料制造的商业热电装置的主要问题之一是其机械柔韧性差。因此,将无机材料制备成薄膜形式,基于低维材料的薄膜热电,这是很有前途的选择。目前BNNR热电性能相文献对与BNNR热电的研究尚未有一个明确的量化结果。对于采用不同方法的研究工作来说,由于数据来源不同,处理方式各异,导致最后得到的结果差距很大,对BN纳米材料的热电优值不能给出一个较为准确的结果,对BNNR等准一维纳米材料热电性能的研究目前还需要后续的研究工作来补充目前的不足。本文结合实验室实际制备氮化硼纳米带的样品,建立多种氮化硼纳米带的超晶胞模型,通过第一性原理仿真分析软件对其热电性能进行理论研究,为纳米级热电器件发展提供参考。该研究基于第一性原理分析对双层边缘氢化不同手性的BNNR进行了热电输运性能分析,结果表明ABNNR有着较高的热电优值,通过制成不同规格的纳米薄膜可用于一定温差范围的温差发电,相较于体材料是一种比较优良的柔性热电材料。而ZBNNR的zt值相对体材料没有较大优势,但其化学势的响应范围广泛。通过碳、氧掺杂改性后可以制备出P型热电材料,与ABNNR混合可制成更优良热电薄膜。两种纳米带的热导率均随温度升高而增大,且在不同环境下的变化趋势基本相同,ZBNNR的热导率比ABNNR高出一个数量级。双层10ABNNR的zt值在100K、300K、600K时峰值均超过10,最高可达15.13,而在高温800K的环境下zt值则在1.85。整体来看适合热电的范围较窄仅有0.03Ry(0.378e V),但在工作环境温度方面有较好的适应性,基本全温段可用。双层13ZBNNR的zt峰值均较低仅有0.8,不适合作为热电发电,同时可以看出其在100K环境下基本不存在热电发电能力。但其有着6组峰值,意味着比较宽的热电工作范围,有着极大的开发潜力。

关键词：温差发电双层BNNR N型热电材料 zt值掺杂