层状InSe基半导体热电材料的结构与性能研究

摘要

热电材料是一种利用内部载流子的输运达到热能和电能直接相互转换的新型能源材料。In-Se基合金是一种具有各向异性的直接带隙层状半导体材料，由于其独特的特征结构而引起人们广泛的关注。
　　本文通过熔炼、放电等离子烧结（SPS）制备了Sn掺杂的InSeSnx(x=0,0.005,0.01,0.02)材料。研究发现Sn优先占据在In的晶格位置形成SnIn+施主缺陷是降低晶格热导率（κL）、提高热电性能的主要原因。然而，SnIn+施主缺陷的形成并没有大幅度提高载流子浓度，原因是带隙中间产生了杂质能级，导致电子和空穴产生湮灭。热电性能测试结果表明，InSeSnx(x=0.01)在830K时的性能最优，无量纲热电优值（ZT）达到最大值0.23，是本征InSe的2.9倍。
　　由于锂元素化学性能活跃，且原子半径很小，因此是层状材料的理想插层元素。本实验将CH3COOLi水溶液中电离出的Li+通过化学扩散法掺入InSe材料中，根据材料电学性能确定了最佳的扩散温度和时间。研究发现，InSeLit材料在830K时达到最大ZT值～0.14（扩散时间t=～32h），为本征InSe的2倍。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章绪 论

1.1 引言

1.2 热电理论概述

1.3 热电材料的理论研究

1.4 热电材料的实际应用

1.5 热电材料的分类及In-Se基热电材料的研究现状

1.6 选题背景及主要研究内容

第二章 实验

2.1原材料与实验设备

2.2 实验流程

2.3材料制备

2.4 材料表征

第三章 Sn掺杂In-Se基半导体热电材料的结构与性能

3.1 引言

3.2 实验方法

3.3 材料性能表征

3.4 结果与讨论

3.5 小结

第四章 Li+掺杂In-Se基材料的热电性能研究

4.1 引言

4.2 实验方法

4.3 材料性能表征

4.4 结果与讨论

4.5 小结

第五章 结 论

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的论文