半导体热电材料Bi1-xSbx薄膜的电化学制备

B I1-XSBX半导体合金是性能优异的热电和磁电功能材料,为制备固态电制冷器件、温差发电器件和磁电器件的重要材料。电化学沉积薄膜技术工艺设备简单成本低,在半导体薄膜制备方面有很好的应用前景。系统研究了高浓度盐酸(2.4 MOL/L)的B I和SB盐酸溶液,成份从纯铋逐步变化到纯锑的B I1-XSBX合金半导体薄膜电化学沉积特性。测试了沉积过程I-V循环曲线和和沉积电荷效率等电化学参数。结果表明在所有成份范围内都可以得到典型的B I1-XSBX固溶体结构的高质量薄膜。薄膜生长为典型的溶液扩散控制过程,具有高的沉积电荷效率。薄膜沉积和溶解之间的电位差随溶液中SB(Ⅲ)离子浓度增加而增大,生长的薄膜越来越稳定。在30%SB浓度附近,电化学过程、薄膜结构和性能发生明显的突变。应用X射线衍射和电子显微镜研究薄膜结构,发现薄膜具有明显的(012)择优取向,薄膜晶粒尺寸也随SB浓度的增加而变化。     

Bi2Te3基热电材料的电输运性能研究进展

Bi2Te3基化合物是热电领域的代表性材料之一,被广泛应用于余热发电、固态制冷、温度探测等方面.该类材料具有复杂的能带结构,利用强自旋轨道和能带反转,有望对Bi2Te3基材料的热电性能实现优化.通过分析对比近些年Bi2Te3基材料的能带结构计算数据与部分实验结果,总结了Bi2Te3、N型Bi2Te3-x Sex和P型B...     

球磨工艺调控碲化铋基材料微结构及热电性能研究

碲化铋基化合物是室温附近性能最佳的热电材料,在余热回收以及固态制冷领域具有重要的应用价值. 其主要的制备方式是球磨法,各类参数的细微变化都可能影响材料的微结构和热电性能. 球磨时间作为重要的球磨参数既能影响粉末粒径的细化,也对材料的热电性能有所调控,因此亟需逐步分析球磨时间对晶体结构、粒径尺寸及产物热电性能的影响. 本文采用恒定的球磨转速,调节不同球磨时间制备碲化铋基材料. 通过晶体结构及粉体粒径的分析发现了晶粒对球磨时间的响应. 后续热电性能测试结果表明,增加球磨时间后粒径发生变化并导致了电子、声子输运模式的协同改变. 最终,有效提升了n型与p型碲化铋的最大ZT值,分别达到了0.91和1.11. 本研究工作系统总结了球磨工艺中关键参数对碲化铋材料微结构及热电性能的影响,为粉末冶金及热电学的交叉融合及热电转换技术的商业化应用提供了实验和理论参考.     

半导体光电化学法测定半导体材料的物理参数

光电化学技术以它许多独特的优点为半导体性能测试提供了一种灵敏、方便,有时是其它方法也难以达到的综合性测试方法,尤其是对多层及异质结构材料多数的剖面分布测量.因此,它已广泛应用于材料性能测试和器件工艺.本文总结了半导体材料特性参数的光电化学测试技术,包括导电类型、p-n结位置、载流子浓度、少子扩散长度、深能级、禁带宽度、材料组份,以及部分参数的剖面分布的测定.介绍了国内外的研究进展.     

溶液中盐酸浓度对电化学沉积热电材料Bi1-xSbx薄膜结构的影响

以电化学和络合物化学理论为依据在室温条件下，采用恒电流电化学沉积技术直接在镀金硅基底上制备了热电材料Bi1-xSbx薄膜，探讨了溶液中盐酸浓度改变对沉积膜的影响。利用SEM、EDS和XRD对膜的微观表面形貌、组成和相结构进行了表征。研究发现，生长的Bi1-xSbx膜形貌、晶粒大小和结构都与溶液中盐酸浓度有关。     

Te—Bi—Se稀散元素化合物半导体制冷材料的合成及应用研究

用陶瓷工艺方法合成Ｔｅ－Ｂｉ－Ｓｅ化合物多晶陶瓷半导体材料,用法测得热导率为１０ｍＷ／ｃｍ．Ｋ,用四探针法测得材料电导率为９００－１０００Ω＾－１ｃｍ＾－１;热电法测得材料的温差电动热率达到１８８－２００μＶ／Ｋ,优质系数Ｚｐ,Ｚｎ达到３．５＊１０＾－３／Ｋ。     

SiO2纳米颗粒对电化学沉积半金属Bi膜的影响

研究了SiO2纳米颗粒对电化学沉积半金属Bi膜沉积过程和膜形貌、结构的影响。利用I-V循环扫描曲线分析了未掺与掺入SiO2纳米颗粒后薄膜沉积过程的电化学特性，应用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对膜的微观表面形貌及相结构进行了表征。实验结果表明。加入SiO2纳米颗粒引起电沉积过程中还原电势向正电位方向移动，使Bi^3＋离子的还原沉积更容易，但不对Bi膜的溶解电位产生明显影响。加入SiO2纳米颗粒后能显著影响沉积膜的形貌，其有明显细化晶粒的效果。总之，SiO2纳米颗粒的加入及加入量显著影响Bi膜的电化学沉积过程和形貌、结构。     

Bi0．5Sb1.5Te3热电材料掺杂对其性能的研究

通过熔炼、机械粉碎、热压法制备了Bi0.5Sb1.5Te3（三碲化二铋、三碲化二锑固溶体,比例为1∶3）热电材料,研究了不同掺杂浓度对材料性能的影响。材料的XRD图谱显示,随着Te浓度的增加,衍射峰后移。性能测试表明,随着Te浓度的增加,材料的温差电动势率增高,电导率下降,这说明Te浓度对材料的热电性能有重要影响。     

Preparation and thermoelectric properties of p-type Bi0.52Sb1.48Te3 + 3% Te thin films

Thin films of p-type Bi0.52Sb1.48Te3 + 3% Te were deposited on glass substrates by flash evaporation.X-ray diffraction and field-emission scanning electron microscopy were performed to characterize the thin films,and the effects of preparation and annealing parameters on the thermoelectric properties were investigated.It was shown that the power factors of the films increased with increasing deposition temperature.Annealing the as-deposited films improved the power factors when the annealing time was less than 90 min and the annealing temperature was lower than 250℃.A maximum power factor of 10.66 μW cm-1 K-2 was obtained when the film was deposited at 200℃ and annealed at 250℃ for 60 min.     

NiO电致变色薄膜的电化学制备和性能

以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂、NiCl2为主盐、LiClO4为支持电解质、FTO导电玻璃为基体.采用恒电位电沉积的方法制备了电致变色性能良好的NiO薄膜.实验过程中对溶剂脱水方法、电沉积电压等实验条件进行了研究.探索在此体系中电沉积的最佳条件,制备出电致变色性能和附着性良好的NiO薄膜;通过×射线衍射仪、扫描电镜、高分辨透射电镜和能谱仪等仪器.对膜的成分、结构和厚度进行了分析;采用紫外可见分光光度计,对膜的透光性能进行了表征;通过循环伏安法和双电位阶跃法,对膜的电化学稳定性和响应时间进行研究.     

Improving thermoelectric properties of p-type Bi2Te3 -based alloys by spark plasma sintering

High-performance (Bi2Te3)x(Sb2Te3)1?x bulk materials were prepared by combining fusion technique with spark plasma sintering, and their thermoelectric properties were investigated. The electrical resistivity and Seebeck coefficient increase greatly and the thermal conductivity decreases signi ficantly with the increase of Bi2Te3 content, which leads to a great improvement in the thermoelectric figure of merit ZT. The maximum ZT value reaches 1.33 at 398 K for the composition of 20%Bi2Te3-80%Sb2Te3 with 3% (mass fraction) excess Te.     

具有不同扩散势垒的p型(Bi1-0.85Sb0.85)和PbTe二元梯度热电材料的研制

在分析了热电材料的发展背景和研究理论的基础上,采用热压法制备出单体和双层具有不同扩散势垒的（Ｂｉ１－０．８５Ｓｂ０．８５）２Ｔｅ３与ＰｂＴｅ体系二元梯度热电材料,金属,Ｆｅ、Ｎｉ和Ｍｇ被用作层间扩散势垒材料,测定了它们的热电性能,分析了它们的物质组成和各层内和层间的成分分布,确定出较好的扩散势垒材料为金属铁和钴。     

教学型温差发电演示仪的设计与制作

设计并制作了一种简单的教学型温差发电演示仪。演示仪由水和半导体发电片组成温差发电部分,利用冷水与热水之间的温差发电;由温度表和电压表组成测量部分,研究温差与电势之间的关系;由小风扇、LED和电珠组成效果演示部分。本设计原理简单,结构清晰,演示效果明显。教学实践中也很受学生的喜爱。     

射频磁控溅射制备碲化铋热电薄膜性能研究

利用射频磁控溅射制备了N型Bi2Te3薄膜,并测量其在不同温度、不同膜厚度条件下的Seebeck系数和电导率。室温条件下,不同厚度Bi2Te3薄膜Seebeck系数约为-150μVK-1,当温度为53℃时,5.1μm厚的薄膜Seebeck系数为-267μVK-1,而1.5μm厚的薄膜Seebeck系数为-142μVK-1。利用扫描电镜和X射线衍射仪研究了薄膜的微结构,当薄膜厚度增加时,晶粒尺寸越大。薄膜厚度为1.5μm时,晶粒尺寸为800nm,5.1μm时,晶粒尺寸为1 300nm。X射线衍射仪的分析结果表明,射频磁控溅射制备的N型Bi2Te3薄膜为菱方结构。