真空电弧等离子体合成(BixSb1-x)2Te3纳米粉末材料

以单质Bi,Sb和Te粉末为原材料,通过真空电弧等离子体蒸发法合成了(Bi<,x>Sb<,1-x>)<,2>Te<,3>热电粉末材料.采用X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS),场发射扫描电子显微术(FE-SEM),透射电子显微术(TEM)和选区电子衍射(SAED)分析方法对(Bi<,x>Sb<,1-x>)<,2>Te<,3>粉末材料的物相结构、成分和形貌进行了表征.XRD图谱的3强衍射峰分别为(015),(1010)和(110),(Bi<,x>Sb<,1-x>)<,2>Te<,3>纳米粉末的XRD图谱与标准XPD图谱峰(49-1713)相对应,宽化的衍射峰表明了粉末的晶粒具有纳米尺度.能谱定量分析表明Bi和Sb的原子百分比分别为18.1%,20.3%,两者原子百分比之和为38.4%,Te的原子百分比是61.6%.场发射扫描电子显微分析表明纳米粉末颗粒尺寸比较均匀,粉末存在团聚现象,大多数粉末都呈椭球形.透射电子显微分析表明(Bi<,x>Sb<,1-x>)<,2>Te<,3>纳米粉末的平均粒径约为50 mm,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Bi<,2>Te<,3>基半导体化合物的高度各向异性是一致的.(Bi<,x>Sb<,1-x>)<,2>Te<,3>纳米粉末的选区电子衍射图表明每一个颗粒是由许多小晶核组成的,证明了颗粒是以纳米尺度生长.由于晶粒取向随机,且晶粒细小引起有许多衍射斑组成的衍射环的宽化,揭示了(Bi<,x>Sb<,1-x>)<,2>Te<,3>纳米粉末的多晶结构.     

闪蒸法制备N型Bi2( Te0.95Se0.05)3薄膜的微结构及热电性能研究

采用闪蒸法在温度为473 K的玻璃基体上沉积了厚度为800 nm的N型Bi2(Te0.95Se0.05)3热电薄膜,并在373 ～573 K进行1h的真空退火处理.利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)分别对薄膜的物相结构和表面形貌进行分析.采用表面粗糙度测量仪测定薄膜厚度,薄膜的电阻率采用四探针法进行测量,采用温差电动势法在室温下对薄膜的Seebeck系数进行表征.沉积态薄膜表明了(015)衍射峰为最强峰,退火处理后最强衍射峰为(006);沉积态薄膜由许多纳米晶粒组成,晶粒大小分布较均匀,平均晶粒尺寸大约45 nm,退火处理后出现了斜方六面体的片状晶体结构.退火温度从373 K增加到473 K,薄膜的电阻率和Seebeck系数增加,激活能也随退火温度的增加而增大,退火温度从523 K增加到573 K,薄膜的电阻率和Seebeck系数都缓慢下降.从373 ～473 K,热电功率因子随退火温度的升高而单调增加,退火温度为473 K时,电阻率和Seebeck系数分别是2.7 mΩ.cm和-180μV·K-1,热电功率因子最大值为12 μW.cmK-2.退火温度从523 K增加到573 K,热电功率因子的值逐渐下降.     

钽管封装熔炼及热压制备Ba_xCa_((2-x))Si的热电性能研究

采用钽管封装熔炼和热压烧结技术制备了Ba_xCa_((2-x))Si(x=0,0.01,0.03,0.05)热电材料。利用X射线衍射对样品的物相结构进行表征。在300~873 K内研究了该试样的热电性能。结果表明,Ba_xCa_((2-x))Si块体材料的XRD图谱与Ca_2Si的XRD图谱对应一致,但所有样品中都出现了Ca的衍射峰。当Ba掺杂量为0.03和0.05时,样品Ba_xCa_((2-x))Si中还出现了Ba Si杂相。随着Ba掺杂浓度的增加,电导率逐渐减小,塞贝克系数则缓慢增加。在300~873 K内,Ba_xCa_((2-x))Si(x=0.01)的热导率都低于Ca_2Si的热导率。在550~873 K,Ba_xCa_((2-x))Si(x=0.01)表现了较高的热电优值ZT,在873 K时的最大ZT值为0.17。     

高频电路实验教学改革初探

高频电子线路是电子与通信技术专业的一门重要专业基础课程,其在本专业课程设置中相当于一个承前启后的作用。电子与通信技术是实践性很强的专业,根据本专业学生的就业方向来看,用人单位都要求学生具有较高的实践动手能力。高频电路实验作为本专业的重要专业实验课程,在本专业中的地位就尤其显得举足轻重。     

膜厚对N型Bi_2Te_(2.85)Se_(0.15)薄膜热电性能的影响

采用瞬间蒸发技术沉积了N型Bi2Te2.85Se0.15热电薄膜,沉积的薄膜厚度在50~400nm范围之间,并在473K进行1小时的真空退火处理。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和能量散射谱(EDS)分别对薄膜的物相结构、表面形貌以及化学计量比进行表征。XRD分析结果显示,薄膜的主要衍射峰与Bi2Te3和Bi2Se3的标准衍射峰一致,沉积薄膜的最强衍射峰为(015),退火后,薄膜的最强衍射峰是(006)。采用表面粗糙度测量仪测定薄膜厚度,薄膜的电阻率采用四探针法在室温下进行测量,在室温下对薄膜的Seebeck系数进行表征。测试结果表明,薄膜为N型传导特性。并考察了薄膜厚度对电阻率及Seebeck系数的影响。     

Na和Al双掺杂P型Bi0.5Sb1.5Te3热电材料的制备及性能研究

采用真空熔炼及热压烧结技术制备了Na和Al双掺杂P型Bi0.5Sb1.5Te3热电材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品的物相结构和表面形貌进行了表征。XRD分析结果表明,Na0.04Bi0.5Sb1.46-x Al x Te3块体材料的XRD图谱与块体材料Bi0.5Sb1.5Te3的图谱完全对应,所有块体材料的衍射峰均与衍射卡JCPDS 49-1713对应,这表明Na和Al元素已经完全固溶到Bi0.5Sb1.5Te3晶体结构中,形成了单相固溶体合金。SEM形貌表明材料组织致密且有层状结构特征。Na和Al双掺杂提高了Bi0.5Sb1.5Te3在室温附近的Seebeck系数。在Na掺杂量为0.04时,同时Al掺杂量由x=0.04增加至0.12,电导率逐渐降低,在实验掺杂浓度范围内,Na和Al双掺杂会使P型Bi0.5Sb1.5Te3材料的电导率受到较大的损失。在300~500 K时,通过Na和Al部分替代Sb,Na0.04Bi0.5Sb1.42Al0.04Te3和Na0.04Bi0.5Sb1.38Al0.08Te3样品的热导率均有不同程度地减小,在300K时双掺杂样品Na0.04Bi0.5Sb1.42Al0.04Te3的最大ZT值达到1.45。     

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。     

退火温度对Bi_2Te_(2.7)Se_(0.3)薄膜的微结构及热电性能的影响

采用瞬间蒸发技术在温度为473 K的玻璃基体上沉积了厚度为800 nm的N型Bi2Te2.7Se0.3热电薄膜,并在373 K～573 K进行1小时的真空退火处理。利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和能量散射谱(EDS)分别对薄膜的物相结构、表面形貌以及化学计量比进行表征。采用表面粗糙度测量仪测定薄膜厚度,薄膜的电阻率采用四探针法在室温下进行测量,在室温下对薄膜的Seebeck系数进行表征。霍尔系数,电子浓度和迁移率在300 K用Van der Pauw方法进行测量。退火温度为473 K时,电阻率和Seebeck系数分别为2.7 mΩ.cm和?180μV/K,热电功率因子最大值为12μW/cmK2。     

热压制备Al_xBi_(0.5)Sb_((1.5-x))Te_3热电材料的热电性能研究

采用真空熔炼和热压烧结技术制备了Al掺杂P型Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3热电材料。样品的物相结构和形貌分别采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)进行表征。结果表明,Al_xBi_(0.5)Sb_((1.5-x))Te_3(x=0,0.04,0.08,0.12)块体材料的XRD图谱与Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3的XRD图谱对应一致。该复合材料的组织致密,且层状结构特征明显。Al部分替代Sb后,优化了载流子浓度,从而提高了材料的电导率。在室温附近所有掺杂样品的热导率都低于Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te_3样品的热导率,从而有效改善了材料的热电性能。其中,Al_xBi_(0.5)Sb_((1.5-x))Te_3(x=0.04)在室温附近表现了最低的热导率,320 K时获得最大ZT值(为1.0)。     

Ag掺杂对Bi2(Te0.95Se0.05)3薄膜热电功率因子的影响

采用瞬间蒸发技术在温度为473 K的玻璃基体上沉积了厚度为800 nm的Ag掺杂Bi2(Te0.95Se0.05)3热电薄膜.利用X射线衍射(XRD)技术对薄膜的物相结构进行表征,采用表面粗糙度测量仪测定薄膜厚度,薄膜的电阻率采用四探针法在室温下进行测量,在室温下对薄膜的Seebeck系数进行表征.Ag的掺杂浓度为0....