VAPE法制備Bi-,2-Te-,3-系納米熱電薄膜的研究.pdf

1、Bi2Te3系熱電材料是一類能夠在室溫條件下實(shí)現(xiàn)電能和熱能之間直接轉(zhuǎn)換的功能材料。由于其具有使用壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性好、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，以及在微電子、光電子等高技術(shù)等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景，從而吸引了人們的廣泛關(guān)注。但是其熱電優(yōu)值尚不夠高，限制了它的應(yīng)用。如何提高Bi2Te3系熱電材料的熱電性能成為研究的熱點(diǎn)。隨著熱電相關(guān)理論以及納米技術(shù)的不斷發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)Bi2Te3系熱電材料的低維化所帶來(lái)特殊的量子限制效應(yīng)，使其熱電性能比塊體材料高得多。

2、本文在分析 Bi2Te3系熱電材料的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了真空電弧等離子體蒸發(fā)法（Vaccum Arc Plassma Evaporation）制備Bi2Te3系熱電薄膜的研究工作。
　　 本文闡述了材料的幾種熱電效應(yīng)，綜述了Bi2Te3系熱電材料研究的進(jìn)展。介紹了真空電弧等離子體產(chǎn)生原理，并對(duì)VAPE系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，使之適合于沉積納米薄膜。在此基礎(chǔ)之上，采用真空電弧等離子體法制備了Bi0.4Sb1.6Te3

3、納米薄膜，探討了工藝參數(shù)如電弧電流、腔內(nèi)氬氣的壓強(qiáng)、基片溫度和距離等參數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。采用XRD、FE-SEM和EDAX等分析測(cè)試手段研究了薄膜的微觀結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成。研究了薄膜熱電性能與薄膜膜厚的關(guān)系：隨著薄膜厚的增加，其電阻率減小；電阻率與薄膜厚度的倒數(shù)呈近似的直線關(guān)系；考察了薄膜的Seebeck系數(shù)與膜厚的關(guān)系，隨著膜厚度的增加，Seebeck系數(shù)增加。在373K到573K的溫度范圍內(nèi)研究了退火溫度對(duì)薄膜的電阻率和Seebeck系數(shù)