Bi2Te3热电薄膜的电化学原子层外延制备

采用电化学原子层外延法(ECALE)在Au电极上成功地制备了Bi2Te3化合物热电薄膜.通过循环伏安扫描研究Te和Bi在Au衬底上的电化学特性,使用自动沉积系统交替欠电位沉积Te、Bi原子层200个循环获得沉积物.XRD、EDX和FESEM测试结果表明循环沉积200层后得到的沉积物Bi和Te的化学计量比为2:3,且是Bi2Te3薄膜化合物,而非单质Bi和Te的简单混合;薄膜均匀、致密、平整且可重复性好,以(015)为最优取向外延生长的.     

稀土Gd对热压烧结Bi_2Te_3基材料热电性能的影响

稀土元素对Bi2Te3基材料热电性能的影响一直是Bi2Te3基热电材料研究的热点。本文研究了不同Gd掺杂量Bi2Te3基热电材料的热压烧结工艺参数,运用XRD,SEM方法对材料的物相成分和形貌进行了表征,研究了20MPa下不同Gd掺杂对Bi2Te3基材料的载流子浓度、电导率、Seebeck系数的影响。研究结果表明,Gd掺杂没有明显改变Bi2Te3基材料的晶体结构,适量的Gd掺杂有利于减小载流子浓度、提高Bi2Te3基材料的热电性能。     

电化学沉积Bi_2Te_3薄膜及其发电器件的制备

通过控制不同梯度的电流密度和电沉积时间,利用电化学方法在铜片上沉积Bi/Te薄膜,经不同温度退火处理后生成Bi2Te3;采用SEM(带EDS)和XRD对薄膜的形貌、成分进行分析,研究了电流密度和电沉积时间对晶粒成长的影响,并对用Bi2Te3薄膜制成发电器件的性能进行了研究。结果表明:电流密度越大,Bi2Te3晶粒尺寸越小;电沉积的时间越长,Bi2Te3薄膜越均匀;退火过程中350℃结晶效果最好;退火后可以形成多晶薄膜,颗粒致密均匀,具有一定择优取向性,还可以提高Seebeck系数,达到-123μV/K;对比传统块状粒子发电,电化学沉积制备的Bi2Te3薄膜发电器件更具有优势。     

放电等离子烧结制备的Bi2Te3／Sb2Te3复合材料的热电性能

研究了用低温湿化学法和水热法制备纳米级的Bi2Te3和sb挪e3颗粒，并通过透射电镜观察其微观形貌。Bi2Te3粉末的微观形貌为直径在30-50n之间的片状小颗粒，而sb2Te3颗粒的微观形貌为薄带状，直径约为70nm，长度则为从150-300nm不等，并对其晶体的形核和长大机理进行了讨论。认为，纳米小颗粒状的Bi2Te3晶体可能是通过“表面形核和侧向生长”形成的产物，而薄带状的sb2Te3晶体可能是在Te块解体形成的条带状碎屑基础上形成的。用放电等离子烧结法（spark plasma sintering）制备不同比例的Bi2Te3／Sb2Te3块状复合材料，测量并比较了其热电性能。通过改变Bi2Te3的量，可以提高复合材料的电性能。成分不同的层片间的散射，能更有效地降低块体材料的热导率。在500K的温度下，Bi2Te3和sb2Te3以摩尔比为1：1复合烧结的试样的热导率低达0．7W／（m·K）。进一步优化Bi2Te3和sb2Te3的复合比例，其热电性能可能会有进一步的提高。     

Bi_2Te_3纳米粉末的直流电弧等离子体合成

以单质Bi,Te粉末为原材料,采用直流电弧等离子体蒸发法制备了Bi2Te3纳米粉末。通过XRD,EDS,TEM和SAED分析方法对Bi2Te3粉末的物相结构、成分和形貌进行了表征。Bi2Te3纳米粉末的平均粒径约为35 nm,粉末呈不规则的多面体结构,还有一些薄片状和棒状的结构,这与Bi2Te3半导体化合物的高度各向异性是一致的。研究了电弧电流和氩气压力对合成Bi2Te3纳米粉末的粒径和产率的影响,随着电弧电流或氩气气压的增加,粉末的粒径和产率都逐渐增大,但产率的增加并不明显。     

电化学原子层外延沉积碲化铋纳米薄膜研究

本文首次研究了电化学原子层外延(ECALE)法室温沉积碲化铋纳米薄膜的过程.ECALE是原子层外延的电化学模拟.它通过欠电位技术实现电化学沉积过程中的原子级的精确控制,每次只沉积一个原子层厚度,通过沉积循环的控制可以实现对沉积薄膜材料种类和厚度的控制.采用三电极和循环伏安法,分别研究确定了Pt电极上欠电位沉积金属Bi薄膜、Te在Pt电极上欠电位沉积条件以及Bi在Te表面和Te在Bi表面的交替沉积行为及其沉积参数,通过不同电位交替沉积得到Bi2Te3纳米薄膜.对薄膜的氧化剥落及其电量分析结果进一步证明了该薄膜的沉积过程是一种二维层状生长过程.     

SPS法制备Bi_2Te_3基热电合金的热电性能

用粉末冶金工艺结合SPS烧结制备了p型(Bi0.2Sb0.8)2Te3和n型Bi2(Te0.975Se0.025)3多晶半导体合金,研究烧结工艺对其热电性能的影响.结果表明,室温下,p型(Bi0.2Sb0.8)2Te3材料的热电优值Z为3.25×10<'-3K<'-1,n型Bi2(Te0.975Se0.025)3材料的热电优值Z为2.21×10<'-3K<'-1.     

碲化铋-碳纤维水泥基材料的制备及热电性能

采用混掺和涂层两种方式制备碲化铋(Bi2Te3)-碳纤维水泥基材料,研究了Bi2Te3掺量和掺加方式对水泥基材料热电性能的影响,并建立了涂层掺加方式下水泥基材料的热电模型。结果表明,混掺Bi2Te3的碳纤维水泥基材料表现出极化效应,随着养护龄期的延长,极化效应减弱;掺加Bi2Te3可以显著改善碳纤维水泥基材料的热电性能,以Bi2Te3作为涂层的水泥基材料比混掺具有更好的热电性能;热电模型分别计算Bi2Te3涂层和碳纤维水泥薄片的Seebeck系数,表明Bi2Te3涂层具有较高的Seebeck系数,从而提高整体水泥基材料的热电性能。     

水热合成Sb_2Se_3纳米线及其对Bi_2Te_3纳米粉末热电性能的影响

以SbCl3和Se粉为原料,水合肼(N2H4·H2O)为还原剂,采用水热法在150℃下,分别保温不同的时间合成Sb2Se3纳米粉末.通过X射线衍射(XRD)、场发射电子扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)以及高分辨透射电镜(HRTEM)等分析方法对产物的物相成分和微观形貌等进行了表征,实验结果表明保温时间达到24h时,获得产物为单相Sb2Se3纳米线晶体.根据实验结果还研究了水热合成Sb2Se3纳米线晶体可能的反应及生长机理,结果表明一维纳米线沿[001]方向生长,纳米线的形成与其独特的层状晶体结构有关.最后采用放电等离子体快速热压烧结法将水热合成的Bi2Te3纳米粉末与不同含量Sb2Se3纳米线进行复合,分析了Sb2Se3纳米线对Bi2Te3纳米材料热电性能的影响,发现复合约1at%Sb2Se3纳米线可以使Bi2Te3纳米材料热电性能有一定提高.     

电化学制备Bi2Te3纳米线用于微型温差发电器

借助于电化学沉积的方法,在氧化铝纳米孔内生长Bi2Te3材料,从而形成温差电纳米线阵列．利用SEM,XRD and TEM分析手段对制备的纳米线形貌和结构进行了分析,测量了纳米线的组成和温差电性能．p型和n型Bi2Te3纳米线材料的Seebeck系数经过测量分别为260μV／K和-188μV／K（307K）,比同类的块状温差电材料性能高．同时研究了沉积电位对氧化铝模板中纳米孔的填充率的影响,并对纳米线阵列的电阻进行了测量．尝试了利用n型和P型Bi2Te3纳米线阵列制备一种新型的微型温差发电器．     

含水量对Bi2Te3纳米片合成的影响

本文采用溶剂热法制备热电纳米材料Bi2Te3,研究了不同含水量对所得产物组成与形貌的影响。利用X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)、冷场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)等对产物进行了详细表征分析。结果表明,反应体系无水,也可以获得标准的六角形Bi2Te3纳米片。随着含水量增加,产物出现团聚现象;含水量大于一定值时,开始出现Te和Bi2TeO5杂相。     

射频磁控溅射制备Bi2Te3热电薄膜

通过射频磁控溅射，在溅射气体为Ar，气压为1Pa，溅射功率为120W时分别在聚氨酯和玻璃基底上沉积了不同厚度的Bi2Te3薄膜。Bi2Te3薄膜主要是以（221）晶面平行于基底进行外延生长，先在基底形成大量微小晶粒，合并长大成典型的纤维状组织结构。在此条件下薄膜生长速率为26nm/min，通过控制溅射时间可沉积几纳米到几微米不同厚度的薄膜。得到的p-型半导体Bi2Te3薄膜，其电阻率随薄膜厚度的增大而减小。     

纳米结构Bi2Te3基热电材料的溶剂热合成

本文评述了近年来溶剂热合成纳米结构Bi2Te3的研究进展，重点讨论了合成过程中的化学反应和晶体生长机制，特别是Bi2Te3纳米管的合成、形成机制和组织结构特征．介绍了含纳米结构Bi2Te3的Bi2Te3基同质纳米复合结构热电材料，其热电优值ZT达到1．25，远高于基体材料，也超过目前的块状先进Bi2Te3基热电材料．     

表面活性剂对水热合成Bi2Te3纳米结构形貌的影响

以Bi(NO3)3·5H2O和TeO2为原料,KBH4为还原剂并外加适量表面活性剂,在180℃保温48h水热合成出Bi2Te3纳米粉末.采用X射线衍射分析了产物的相结构和成分.采用透射电镜观察了产物的形貌,结合产物的形貌与表面活性剂的特性讨论了不同表面活性剂对水热合成Bi2Te3形貌的影响,分析了不同纳米结构的形成机制.     

机械球磨-热压法制备Bio.5Sb1.5Te3热电材料

用机械球磨-热压法制备了Bi0.5Sb1.5Te3热电材料,分别研究了机械球磨时间对合成Bi0.5Sb1.5Te3合金相的影响和烧结温度对其热电性能的影响.结果表明Bi、Sb、、Te原始混合粉末高能球磨10 h以后,就可以完全合金化,生成Bi0.5Sb1.5Te3相.球磨10h的粉末分别在400、450和520℃下热压烧结成型,烧结样品的密度随烧结温度的增大而增加,Seebeck系数和电阻率随烧结温度的升高而降低     

Bi_2Te_3/碳纳米管复合材料的制备方法

本文采用两步法制备Bi2Te3/碳纳米管复合材料。用硝酸溶液对碳纳米管进行超声纯化处理并使其表面活化;采用乙二醇作为溶剂与还原剂、Bi(NO3)3和Na2TeO3作为前驱体、乙二胺四乙酸(EDTA)作为表面活性剂,以NaOH调节溶液pH值,在200W功率下超声处理90min,得到均匀包覆于碳纳米管表面的中间产物为BixTeyOz。用NaBH4还原以上中间产物得到最终产物。用XRD、TEM、SEM等手段对反应中间及最终产物的形貌与微结构进行了表征。结果表明,Bi2Te3纳米颗粒分散连接于碳纳米管表面,所得Bi2Te3产物晶粒尺寸为12nm左右。使用表面活性剂和控制反应速率,使Bi2Te3非均匀形核被认为是将Bi2Te3包覆在碳纳米管表面的关键因素。     

Bi2Te3基热电薄膜材料的制备方法研究

Bi2Te3基热电材料由于在微电子、光电子等高技术领域具有潜在的应用前景,从而得到了人们的广泛关注.低维Bi2Te3基热电材料由于具有特殊的量子限制效应,已成为提高热电性能的有效途径.近年来,研究者非常重视Bi2Te3基热电薄膜的制备及性能研究,并做了大量相关的研究工作,许多制备方法也相继出现,并获得了高质量的Bi2Te3基热电薄膜.     

电化学组装一维纳米线阵列p型Bi2Te3温差电材料

：对p型Bi2Te3温差电材料的电沉积过程进行了研究，分析了添加剂对电沉积过程的影响．在此基础上，以孔径为50nm的阳极氧化铝多孔膜为模板，采用直流电沉积技术，在氧化铝多孔模板的纳米级微孔内电化学组装出了P型Bi2Te3纳米线阵列温差电材料，性能研究表明，p型Bi2Te3纳米线阵列的温差电性能远远超过具有相同组成的块状温差电材料。     

湿化学法制备纳米Bi2Te3基热电材料的研究进展

Bi2Te3基热电材料是室温下性能最好的热电材料。传统块体Bi2Te。基热电材料的热电性能不高,而纳米Bi2Tes基热电材料可以实现电、声输运特性的协同控制,从而提高材料的热电性能。介绍了几种纳米Bi2Te3。基热电材料不同的湿化学制备方法,比较了各种方法的优缺点,并展望了其发展方向。     

Bi-Te-Se热电薄膜的电化学沉积

在含有Bi 3＋、HTeO2＋、Se4＋离子的水溶液中通过电化学方法实现了Bi2Te3-ySey热电薄膜沉积,研究了电沉积Bi2Te3-ySey的阴极极化曲线及热电薄膜的生长过程,通过电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）等手段对热电薄膜进行了形貌、成分分析。结果表明电解液的离子组成、沉积电位对薄膜成分、形貌有较大影响。在-0.07V沉积电位下制备的热电薄膜Bi2Te2.75Se0.95晶粒大小均匀,结构致密。