c轴取向BiCuSeO基热电薄膜的制备与性能优化

发布时间：2025-05-20 06:02

　　农村偏远地区是我国经济发展较为薄弱地区,其电网基础设施普遍相对落后,传统电网不能覆盖全部区域,难以满足当地经济社会发展的需求。通过开发利用可再生能源不仅可以满足农民的用电需求,解决边远贫困地区能源问题,而且可以提高资源的有效利用率,提高农村居民的生活质量。太阳能温差发电可以将太阳辐射能作为温差发电模块的热源,利用热电材料的塞贝克效应将太阳热能直接转化为电能。研究温差发电技术对解决偏远地区电力供需短缺问题具有重要的现实意义。而温差发电转换效率主要受到热电材料性能的限制,研究开发性能优良的热电材料具有十分重要的意义。铋铜硒氧（BiCuSeO）是近年来新发现的一种性能优良的硫属氧化物热电材料,在热电领域具有重要应用前景。因四元BiCuSeO组份复杂且含有易挥发元素Bi和Se,高质量薄膜样品制备难度极大。目前国内外对BiCuSeO的制备及研究多集中在随机取向的块体材料上,而对取向薄膜的报道非常少。相比于三维块体材料,二维薄膜材料在热电性能优化、微纳器件集成等方面具有体材料无可比拟的优势。本论文利用脉冲激光沉积技术制备了c轴取向BiCuSeO薄膜并通过引入非晶缺陷、元素掺杂、纳米复合、构建超薄膜等...

【文章页数】：110 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 引言
    1.1 热电材料基本原理
    1.2 热电器件及其应用
        1.2.1 热电器件及其转换效率
        1.2.2 热电器件应用研究进展
    1.3 氧化物热电材料
    1.4 BiCuSeO热电材料
        1.4.1 晶体结构
        1.4.2 BiCuSeO热电材料的研究进展
    1.5 论文的选题意义、研究目标及主要研究内容
        1.5.1 选题意义
        1.5.2 研究目标
        1.5.3 主要研究内容
2 实验材料、方法与设备
    2.1 实验原材料及仪器设备
        2.1.1 实验原材料
        2.1.2 仪器设备
    2.2 物相及微结构表征
    2.3 输运性能测试
        2.3.1 霍尔测试
        2.3.2 热电性能测试
3 c轴取向BiCuSeO单晶薄膜的制备及其热电性能研究
    3.1 c轴取向BiCuSeO单晶薄膜的制备及结构表征
        3.1.1 BiCuSeO靶材的制备
        3.1.2 薄膜的生长条件
        3.1.3 沉积温度对薄膜晶体结构、微观形貌的影响
    3.2 c轴取向BiCuSeO单晶薄膜的稳定性及热电性能
        3.2.1 薄膜的稳定性
        3.2.2 薄膜的热电性能
    3.3 本章小结
4 非晶缺陷对c轴取向BiCuSeO薄膜低温热电性能研究
    4.1 在玻璃基片上制备含有非晶缺陷的c轴取向BiCuSeO薄膜
        4.1.1 薄膜的生长条件
        4.1.2 薄膜微观结构及形貌表征
        4.1.3 薄膜的热电性能
    4.2 缺陷对c轴取向BiCuSeO薄膜低温热电性能的影响
    4.3 本章小结
5 二价元素掺杂对c轴取向BiCuSeO单晶薄膜热电性能的影响
    5.1 Ba²⁺掺杂对c轴取向BiCuSeO单晶薄膜热电性能的影响
        5.1.1 Ba²⁺掺杂对薄膜的微观结构和形貌的影响
        5.1.2 Ba²⁺掺杂对薄膜热电性能的影响
    5.2 Ca²⁺掺杂对c轴取向BiCuSeO单晶薄膜热电性能的影响
        5.2.1 Ca²⁺掺杂对薄膜的微观结构和形貌的影响
        5.2.2 Ca²⁺掺杂对薄膜热电性能的影响
    5.3 Pb²⁺掺杂对c轴取向BiCuSeO单晶薄膜热电性能的影响
        5.3.1 Pb²⁺掺杂对薄膜的微观结构和形貌的影响
        5.3.2 Pb²⁺掺杂对薄膜热电性能的影响
    5.4 本章小结
6 c轴取向BiCuSeO基纳米复合薄膜的制备及热电性能研究
    6.1 Bi_0.94Pb_0.06CuSeO/metal纳米复合薄膜的制备
    6.2 Bi_0.94Pb_0.06CuSeO/Ag纳米复合薄膜热电性能研究
        6.2.1 Bi_0.94Pb_0.06CuSeO/Ag纳米复合薄膜的微观结构、形貌、价态分析
        6.2.2 Bi_0.94Pb_0.06CuSeO/Ag纳米复合薄膜的热电性能
    6.3 Bi_0.94Pb_0.06CuSeO/Au纳米复合薄膜热电性能研究
        6.3.1 Bi_0.94Pb_0.06CuSeO/Au纳米复合薄膜的微观结构、形貌、价态分析
        6.3.2 Bi_0.94Pb_0.06CuSeO/Au纳米复合薄膜的热电性能
    6.4 本章小结
7 c轴取向Bi_0.94Pb_0.06CuSeO超薄膜热电性能研究
    7.1 超薄膜的微观结构
    7.2 超薄膜的热电性能研究
    7.3 本章小结
8 总结与展望
    8.1 论文创新性
    8.2 论文主要工作总结
    8.3 展望
参考文献
作者简介
致谢



本文编号：4046962