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《ⅰ-型鍺基籠合物制備及熱電性能》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文Ⅰ-型鍺基籠合物的制備及熱電性能姓名：曹衛(wèi)強(qiáng)申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：唐新峰20090401武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要I．型籠合物由于具有聲子玻璃．電子晶體(PGEC)的熱電傳輸特性，作為一種具有潛在應(yīng)用前景的熱電材料引起了人們的廣泛關(guān)注。目前關(guān)于此類化合物的研究主要集中在理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)分析以及低溫?zé)犭娦阅芊矫?，而高溫?zé)犭娦阅艿难芯縿t相對(duì)較少，且所報(bào)道的Z丁值也相對(duì)較低。因此，大幅度提高該化合物的高溫?zé)犭娦阅艹蔀槟壳皣?guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文系統(tǒng)地研究了IIl等電子取代框架原子Ga和Yb／Sr雙原子復(fù)合填充對(duì)I．型SrsGal6Ge30籠合物高溫?zé)犭妭?/p>
2、輸特性的影響規(guī)律，同時(shí)將一種新穎的低維熱電材料制備技術(shù)一熔體旋甩法(MS)用于制備I．型鍺基籠合物，研究了MS工藝對(duì)1．型鍺基籠合物微結(jié)構(gòu)及熱電性能的影響規(guī)律，得到以下主要結(jié)論：用熔融法結(jié)合放電等離子燒結(jié)(SPS)制備了IIl等電子取代框架原子Ga的n型Sr8Gal6一。In。Ge30(x=O，0．5，1．0，1．5)籠合物，研究了IIl對(duì)Ga的等電子取代及取代量X對(duì)SrsGal6．；In。Ge30籠合物高溫?zé)犭妭鬏斕匦缘挠绊懸?guī)律。結(jié)果表明，111在SrsGal6哨In，Ge30化合物中的取代上限小于1．5。IIl等電子取代Ga后，化合物的室溫載流子濃度變化不大，載流子遷移率增加。在30
3、0～800K溫度范圍內(nèi)，SrsGal6．。In。Ge30化合物的電導(dǎo)率隨著X的增加逐漸增大，Seebeck系數(shù)逐漸減小，同時(shí)由于IIl的原子半徑大于Ga，In取代Ga后化合物的晶胞參數(shù)增加，填充原子在“籠子”中的擾動(dòng)加劇，導(dǎo)致其晶格熱導(dǎo)率顯著降低。在所有n型SrsGal6．。In。Ge30化合物中，SrsGal5．5Ino．5Ge30化合物的Z丁值最大，在800K時(shí)其最大Z丁值達(dá)O．72，與三元Sr8Gal6Ge30化合物相比zr值提高了38％。用熔融法結(jié)合SPS制備了Yb／Sr雙原子復(fù)合填充的n型Yb，Sr8．。Gal6Ge30(x=0，0．5，1．0，1．5)籠合物，研究了雙原子復(fù)合
4、填充及Yb填充量X對(duì)Yb。Srs．。Gal6Ge30籠合物高溫?zé)犭妭鬏斕匦缘挠绊懸?guī)律。結(jié)果表明，Yb在Yb。Sr8．。Gal6Ge30化合物中的固溶極限介于1．0～1．5之間。隨著Yb填充量X的增加，化合物的室溫載流子濃度增加而遷移率降低。在300～800K溫度范圍內(nèi)，雙原子復(fù)合填充試樣的電導(dǎo)率隨著X的增加逐漸增大，Seebeck系數(shù)逐漸減小，其中x=0．5試樣與單原子填充試樣相比，電導(dǎo)率變化不大，Seebeck系數(shù)顯著增加。Yb／Sr雙原子復(fù)合填充比Sr單原子填充更有利于晶格熱導(dǎo)率的降低，且品格熱導(dǎo)率隨著Yb填充量x的增加而逐漸降低。在所有n型Yb。Sr8一。Gal6Ge30化合物武漢
5、理-T大學(xué)碩十學(xué)位論文中，Ybl．oSr7．oGal6Ge30化合物的zr值最大，在800K時(shí)其最大Zr值達(dá)O．81，與單原子填充的Sr8Gal6Ge30化合物相比ZT值提高了35％。用熔融法、MS結(jié)合SPS制備了三元I．型SrsGal6Ge30籠合物，系統(tǒng)地研究了MS及不同冷卻速率對(duì)SrsGal6Ge30籠合物微結(jié)構(gòu)及熱電性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，Sr8Gal6Ge30籠合物在MS過(guò)程中不發(fā)生相分離，MS得到的薄帶自由面晶粒尺寸隨著冷卻速率的增加而減小，接觸面未觀察到明顯結(jié)晶現(xiàn)象。薄帶經(jīng)SPS燒結(jié)后得到了具有精細(xì)層狀結(jié)構(gòu)的致密塊體。與熔融+SPS制備的試樣相比，熔融+MS+SPS制備的
6、SrsGal6Ge30試樣的室溫載流子濃度增加，載流子遷移率降低。在300～800K溫度范圍內(nèi)，隨著冷卻速率的增加，SrsGal6Ge30塊體試樣的電導(dǎo)率變化不大，Seebeck系數(shù)增加，熱導(dǎo)率顯著降低。與傳統(tǒng)的熔融+SPS制備的試樣相比，熔融+MS+sPS制備的SrsGal6Ge30試樣的Z丁值均有所提高，其中銅輥轉(zhuǎn)速為4000rpm(冷卻速率最大)試樣的Z丁值最大，在800K其最大Z丁值達(dá)到0．74，相對(duì)于熔融+SPS試樣，Z丁值提高了45％。在摻雜優(yōu)化化學(xué)組成的基礎(chǔ)上，研究了MS對(duì)四元I．型SrsGal5．5Ino．5Ge30、Ybl．oSr7．oGal6Ge30、Ba8Gal2Z
7、n2Ge32籠合物微結(jié)構(gòu)及熱電性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，化學(xué)組成對(duì)MS后I．型籠合物薄帶的微結(jié)構(gòu)有一定的影響，三種四元籠合物薄帶經(jīng)SPS燒結(jié)后均得到了具有大量精細(xì)層狀結(jié)構(gòu)的致密塊體。MS對(duì)四元籠合物高溫?zé)犭娦阅艿挠绊懸?guī)律與三元SrsGal6Ge30籠合物類似。三種四元籠合物的熔融+MS+SPS試樣較其熔融+SPS試樣Zr值均有所提高，其中Sr8Gal5．5Ino．5Ge30在800K時(shí)其最大z丁值達(dá)到O．77，Ybl．oSr7．oG
