KBr掺杂多晶SnSe化合物热电性能的研究

采用感应熔炼结合快速感应热压方法制备了K_xSn_(1-x)SeBr_x(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06)系列样品,研究了KBr掺杂对多晶Sn Se热电性能的影响.当温度为373 K时,x=0.05的样品电导率达到39.12 S/cm,是纯Sn Se的24倍;同时在T=810 K时获得一个较低的晶格热导率0.26 W/(m·K),峰值ZT达到了0.85,提高了70%.结果表明:KBr掺杂能有效提高Sn Se材料在中低段(300~700 K)的热电性能.     

Mn~(4+)掺杂对CdO多晶电、热输运性能的影响

利用固相烧结法制备了Cd_(1-x)Mn_xO(x=0、0.1%、0.3%、0.5%、0.7%)多晶块体样品并研究了Mn~(4+)掺杂对CdO多晶高温电、热输运性能的影响.实验发现,随着Mn~(4+)掺杂量的增加,样品的载流子浓度和迁移率同时增大,导致其电阻率降低、塞贝克系数变大;Mn~(4+)掺杂虽然可以降低CdO的声子热导率κp,但因为电子热导率κe的大幅上升从而使样品的总热导率κ升高.本研究结果为CdO热电性能的进一步调控及优化提供了基础.     

Bi1.6Pb0.4Sr2CO2Oy/Ag复合块材高温热电性能

利用固相反应法制备了Pb-doped Bi2Sr2Co2Oy(Bi1.6Pb0.4Sr2 Co2Oy)/Ag多晶复合热电材料,并研究了Ag含量对样品结构和热电性能的影响.X线衍射和X线能谱分析表明,Ag主要以金属单质形式存在于Bi1.6Pb0.4Sr2Co2Oy中.适量的Ag(质量分数25％)复合能显著降低样品的电阻率,而对其塞贝克系数影响很小,从而使Bi1.6Pb0.4Sr2 Co2Oy的功率因子大幅提高;继续增大Ag的质量分数(30％),一方面会抑制Bi1.6Pb0.4Sr2 Co2Oy晶粒的生长,并使其c轴织构程度变差;另一方面会引起复合物中Ag颗粒的团聚、长大,导致其功率因子下降.Bi1.6Pb0.4Sr2 Co2Oy/Ag(质量分数25％)样品973 K时功率因子2.72×10-4 W/(m·K2),比相同温度下母体材料Bi2Sr2Co2Oy的功率因子提高了近60％.以上结果表明,在对Bi2Sr2Co2Oy掺杂的基础上同时进行金属Ag颗粒复合是提高其热电性能的有效途径之一.     

稀土Dy掺杂纳米CdO薄膜的特性分析

为改善氧化物半导体薄膜的特性,采用真空热蒸发法在玻璃衬底上制备稀土Dy掺杂纳米CdO薄膜并进行热处理,对薄膜进行结构、电学和光学特性进行测试分析。实验结果给出:掺杂稀土Dy后CdO薄膜沿(111)晶向的衍射峰增强,随掺Dy含量增大峰强度逐渐减弱,掺Dy含量为5%时可促进CdO薄膜晶粒的生长,改善薄膜晶相结构特性。制备的薄膜表面颗粒均匀,存在颗粒聚集现象。掺Dy含量为9%时,在波长大于900 nm的范围透光率可达90%,高于纯CdO薄膜。     

Ti掺杂的n型SiC基复合材料的热电性能

为了合成高热电性能的n型SiC基材料，尝试用过渡塑性相工艺对SiC基复合材料进行了Ti掺杂的实验。当以纳米级SiC为原料，并选择合适的保温时间及温度，室温时功率因子f     

施主掺杂多晶(Sr,Ba)TiO_3微观结构和介电性能的研究

系统地研究了施主掺杂对多晶SrTiO_3,(Sr,Ba)TiO_3微观结构和介电性能的影响。SEM观察表明:掺杂不同施主,对多晶SrTiO_3晶粒生长起着不同的作用。施主掺杂量影响多晶SrTiO_3,(Sr,Ba)TiO_3晶凿的半导化程度及试样介电特性。     

多晶纯铜的高温滞弹性蠕变

根据葛庭燧设计的扭转微蠕变装置,用99.96%多晶纯铜从135—380℃作滞弹性蠕变及应力弛豫试验。所测得蠕变激活能为25±2千卡/克分子,约为纯铜体积自扩散激活能的一半,与其晶粒间界自扩散激活能相接近。因此,可以认为多晶纯铜在较高温度下的滞弹性蠕变机构与晶粒间界自扩散机构相似。     

Nb掺杂对微波制备TiCoSb Half-Heusler合金热电性能的提升

TiCoSb Half-Heusler合金固有的高导热性,以及传统制备方法制备周期长、成本高等缺点限制了其商业化应用。采用微波合成与急速热压烧结相结合的方法成功制备了低热导率的Ti_1-xNb_xCoSb Half-Heusler合金,大大缩短了制备周期,同时提高了TiCoSb Half-Heusler合金的致密度。研究了Ti位Nb取代对Ti_1-xNb_xCoSb Half-Heusler热电材料的相组成、成分分布及热电输运性能的影响。在功率因子增加和晶格热导率降低的共同作用下,Ti_1-xNb_xCoSb样品的热电优值(ZT)得到显著优化。在725 K时,Ti_0.93Nb_0.07CoSb样品的最大ZT值为0.1,比相同工艺下制备的TiCoSb纯相样品高两个数量级。     

Te掺杂AlSb多晶薄膜的性质研究

本文用蒸发的方法在AlSb薄膜上蒸镀一层Te膜,再经过退火处理使Te扩散进入AlSb实现掺杂.对薄膜的结构、电学及电子学性质进行了表征.结果表明,AlSb:Te薄膜在退火后,出现了AlxTey化合物.AlSb:Te薄膜在150 ℃~170 ℃之间表现出反常的电导率温度行为,且AlSb:Te薄膜在这一温度区间退火后呈现n型导电类型,而在更低或更高温度退火则为p型导电类型,这样的实验结果尚未见他人报道.     

Ce掺杂Bi_2O_3纳米棒及热电性能研究

当今,大量化石能源(煤炭、石油和天然气)燃烧造成的环境污染和能源短缺的问题日益严重.寻找一种高效、绿色、低成本和可持续的能源材料是现今能源科学研究的重点工作之一.热电技术是能够利用收集工厂、汽车等产生的废热形成温度梯度通过塞贝克效应转化为电能,通过珀尔帖效应可用于制冷.热电材料是热电技术的关键.因此,热电材料的性能研究对于未来解决能源问题具有举足轻重的作用. Bi_2O_3是一种绿色环保、低成本同时具有较高的塞贝克系数的热电材料.但由于导电性差,到目前为止, Bi_2O_3的功率因子(PF)最大为1.05×10~(-3)WK~(-2)m~(-1).制备纳米材料是提高热电转换效率的重要方法之一,本文通过简单的化学气相沉积法(CVD),成功合成Ce_xBi_(2-x)O_3(x=0, 0.1%, 0.2%, 0.3%)纳米棒,并对其进行化学成分、形貌和微观结构分析.常规X-射线衍射花样(XRD)/小角掠射XRD (GIXRD), X-射线光电子能谱(XPS)测量,证明所得的样品为Ce_xBi_(2-x)O_3.通过扫描/透射电子显微镜观察,发现产物为分散均匀的纳米棒,并冷压成圆块.本文用热电性能测试系统(ZEM-3)对样品的电输运性能(赛贝克系数和电阻率)进行测试,并利用激光热导仪(LASER FLASH DLF-1)和差式扫描量热仪(EXSTAR 6200)测试样品的热导率.结果表明,在479 K下, Ce_(0.2)Bi_(1.8)O_3样品的功率因子(PF)为1.265×10-2WK~(-2)m~(-1),ZT值为0.57×10~(-2),远高于未掺杂的样品,因此Ce掺杂的Bi_2O_3热电材料在能源/材料/器件具有良好的应用前景.     

掺杂三氧化二铁多晶压片电极的光电化学特性

用电极反应方法实现水的光电分解,是利用太阳能的一条途经.但这一方法的主要障碍是能量转换效率低.原因之一是目前能用于光解水的大部分半导体材料的禁带宽度大,只能吸收太阳谱带中很小的一部分能量.例如,TiO_2的禁带宽度约为3电子伏,相应吸收波长小于413nm 的光子,其能量只占整个太阳能的3%左右.而一些禁带宽度比较小的半导体材料,如禁带宽度为1.43电子伏的GaAs,光照时,在电解液中易发生腐蚀溶解.寻找既能吸收长波方向的光子,在电解液中又比较稳定的半导体材料,提高能量转换效率,是一项有意义的探索.Fe_2O_3是一种有希望的材料,它的禁带宽度为2.2电子伏,相应吸收光的波长小于564nm,理论上可以利用整个太阳能的25%以上,在pH>4的电解液中是稳定的.自1976年K.L.Hardee 和A.J.Bard 报道了用CVD 法制得氧化铁光敏电极以来,相继又报道了单品α—Fe_2O_3半导体电极,金属热氧化法及压片烧结法等不同的制备方法及材料的光电化学性能.在本文中,我们试就Fe_2O_3 掺TiO_2经压片烧结后获得的电极,测试其光电响应,以期探讨杂质对Fe_2O_3电极的影响.     

n-TiO_2多晶薄膜光阳极的掺杂研究

研究了多晶薄膜 n—TiO_2光阳极通过掺杂以扩展其在可见光区的光谱响应。分别掺入的多种非稀土元素均能扩展其光谱响应,与稀土元素一同掺入可同时增加光阳极在紫外区的量子效率。对掺杂 TiO_2光阳极光电化学性能的研究表明,光谱响应的扩展与其禁带宽度的减小有关。     

La0.5Sr0.5CoO3多晶靶材的制备研究

为制备出纯度高、单一物相、致密的、符合后期PLD(Pulsed Laser Deposition)镀膜所用要求的LSCO (La0.5Sr0.5CoO3)靶材,对LSCO的制备方法及其过程进行了分析研究.采用半共沉淀法,LSCO前驱物经900 ℃预烧、研磨,可制得纯度高、物相单一的LSCO粉体;用干压方法成型,在不同的温度下对其烧结,通过研究烧结体的XRD图谱、吸水率和密度并结合LSCO粉体的DSC-TG曲线,确定出制备LSCO多晶靶材的最佳烧结温度为1200～1250 ℃,比用固相法制备粉体的靶材烧结温度降低了100～150 ℃.     

Sr掺杂SiO2膜的制备及其脱盐性能研究

以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅烷前驱体,以氯化锶(SrCl₂)为Sr源,采用溶胶-凝胶法制备了Sr掺杂的SiO₂膜.通过系列表征结果证实:在水解缩合反应过程中Sr被掺杂到SiO₂骨架中,形成了水热稳定的Si—O—Sr键,明显地改变了膜的表面形貌、微观结构和亲水性,从而提高了膜的脱盐性能和稳定性.在优化合成条件(n(Sr)∶n(TEOS)=0.075∶1.000)下所制备的Sr/SiO₂膜的脱盐性能最佳.在60℃条件下,当以质量分数为3.5%的NaCl溶液为进料液时,该膜的水通量高达20.7 kg·m^-2·h^-1,盐截留率接近100.0%.此外,在35～60℃连续性温度循环测试中,该膜显示出了优异的水热稳定性.     

聚苯胺热电性能研究

通过测定一系列不同质子酸掺杂的聚苯胺在不同温度下的电导率、Seebeck系数和热导率值，讨论了不同的掺杂酸和温度对电导率、Seebeck系数、热导率的影响．研究结果表明，聚苯胺有较小的热导率，且其与各种结构因素几乎无关；用有机酸进行二次掺杂的聚苯胺电导率和Seebeck系数均有所提高；温度升高电导率增加而Seebeck系数下降，但更高温度下会发生聚苯胺的脱掺杂使电导率下降而Seebeck系数增加．如能通过结构设计，改变制备条件合成出更高电导率和Seebeck系数聚苯胺，则其有可能成为性能良好的热电材料．     

Pr3+掺杂Sr3Y2TeO9红色荧光粉性能分析

通过高温固相法合成Pr3+掺杂Sr3Y2TeO9红色荧光材料,并分析样品的物相与形貌、发光性能、浓度猝灭规律以及荧光衰减寿命等性能。结果表明:合成获得的单一相的Pr3+掺杂Sr3Y2TeO9样品,能够被450~490 nm左右的波长有效激发,发射出波长为612 nm的红光;不同物质量浓度的Pr3+掺杂会影响荧光强度,最佳Pr3+掺杂浓度为x=0003;Pr3+之间的电偶极 电偶极作用是导致荧光浓度猝灭发生的原因;x=0003 Pr3+掺杂Sr3Y2TeO9的衰减寿命约为7676 μs。因此Pr3+掺杂的Sr3Y2TeO9红色荧光粉有望用于白光LED。     

K掺杂Ca3Co4O9的微波合成和热电性能研究

以K_2CO_3,CaCO_3和Co_2O_3为原料,利用微波方法合成了系列样品Ca_(3-x)K_xCo_4O_9(x≤0.30).随着K掺杂量的增加,晶格单斜应力在0≤x0.10范围增加较快,而在0.10≤x≤0.30范围内变化不大.样品中空位型缺陷浓度随x先增加后减小,在x=0.10时,达到最大值.K掺杂样品的电导率随x增加而逐渐增加,Seebeck系数随x变化不大.样品的热导率在x=0.10时达到最低,其热电优值ZT也明显高于其他样品.在晶格应力、空位缺陷以及晶界三者的协同作用下,当T=873 K时,Ca_(2.90)K_(0.10)Co_4O_9的ZT可达到0.20.这一结果比溶胶凝胶法制备的样品ZT高约43%.     

Ba和Y掺杂对Ca_3Co_4O_9热电性能的影响

采用固态反应法制备了Ca_(3-x)Ba_xCo_4O_9(0.00≤x≤0.20)和Ca_(3-y)Y_yCo_4O_9(0.00≤y≤0.20)热电材料.X射线衍射(XRD)分析结果表明,对于Ba掺杂和Y掺杂,在掺杂范围内,样品为单一的Ca_3Co_4O_9相.在室温至1000K的范围内样品的电阻率和Seebeck系数测量结果显示,用Ba~(2+)替代Ca~(2+)时,随着x的增加,电阻率逐渐减小、Seebeck系数几乎不变;用Y3+替代Ca2+时,Seebeck系数随着y的增加逐渐增大、而电阻率在x等于0.025时最小.当T=1000K时,样品Ca_(2.95_Ba_(0.05)Co_4O_9和Ca_(2.97)5Y_(0.025)Co_4O_9的功率因子与Ca_3Co_4O_9相比都明显提高.