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中文题名:

 InSb基化合物的制备及热电性能     

姓名:

 苏贤礼    

学号:

 104972060307    

保密级别:

 公开    

论文语种:

 chi    

学科代码:

 080502    

学科名称:

 材料学    

学生类型:

 硕士    

学位:

 工学硕士    

学校:

 武汉理工大学    

获奖论文:

 校优秀硕士学位论文    

院系:

 材料科学与工程学院    

专业:

 新能源材料    

研究方向:

 热电材料    

第一导师姓名:

 唐新峰    

第一导师院系:

 武汉理工大学    

完成日期:

 2009-04-25    

答辩日期:

 2009-04-25    

中文关键词:

 

InSb化合物 ; Zn掺杂 ; MS+SPS ; 热电性能

    

中文摘要:

Ⅲ-Ⅴ族化合物由于其工业化生产技术非常成熟,如果能够将这种产业转化到热电应用,这样将大大缩减热电材料应用的工业化进程。本论文以Ⅲ-Ⅴ族化合物中的InSb化合物为研究对象,研究了InSb化合物的取向性及Zn掺杂对InSb材料热电性能的影响规律,同时研究了熔体旋甩工艺对InSb材料的微结构及热电性能的影响规律,并通过微调Sb的量优化其热电性能。采用熔融缓冷法制备了InSb化合物,研究了其微结构和热电性能的各向异性,研究表明,InSb结晶具有择优取向,沿(331)方向择优生长。然而电热传输特性上未表现出各向异性,在700K左右ZT值达到最大值0.41。采用熔融缓冷法制备了ZnxIn1-xSb,研究了Zn掺杂量对样品电热传输特性的影响规律,结果表明,Zn的最大置换量约为0.05,当Zn含量增加时,部分Zn以ZnSb第二相存在。所有Zn掺杂样品均表现为p型传导,随Zn置换量的增加室温载流子浓度Np增大,迁移率减小,样品的电导率增大, Seebeck系数减小,Zn置换降低了样品的晶格热导率,晶格热导率随着Zn置换量的增加而减小,在所有ZnxIn1-xSb中,Zn0.01In0.99Sb样品具有最大ZT值,在700K时最大ZT值为0.27。利用熔体旋甩工艺制备了InSb化合物薄带材料,带状产物经SPS烧结制备出具有纳米结构的InSb块体材料,通过熔体旋甩以及SPS烧结后样品均未发生分相现象,EDS分析表明材料成分由于急冷和烧结过程中的挥发存在着微小的波动。FESEM分析表明熔体旋甩在结构中产生了大量的亚微米和纳米尺度的晶粒,且晶粒尺寸随着冷却速率的增加而减小。经熔体旋甩处理烧结样品的电导率有一定程度的降低,而样品的Seebeck系数有大幅度的提高。在材料结构中存在大量的纳米晶,显著增加了晶界对声子的散射,从而导致晶格热导率的显著下降。熔体旋甩制备的样品均获得较高的热电优值。在温度为700K左右样品MS40获得最大的无量纲热电优值ZT为0.49,比未经过熔体旋甩处理的样品提高29%。由于Sb高的饱和蒸汽压,易缺失,研究了通过微调Sb的过量程度并结合熔体旋甩制备工艺制备InSb1+x化合物的微结构和电热传输特性,样品的热电性能得到了优化, InSb1.03样品有最好的综合热电性能,在700K时ZT值达0.59,与Sb未过量的样品相比提高了20%.

中图分类号:

 TN304    

馆藏号:

 TN304/0307/2009    

备注:

 403-西院分馆博硕论文库;203-余家头分馆博硕论文库    

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