Pb-Te系熱電薄膜材料的電化學(xué)制備、結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、本學(xué)位論文主要研究了電化學(xué)沉積制備納米結(jié)構(gòu)Pb-Te系熱電薄膜材料；分別研究了PbTe薄膜、PbTe-SiO<,2>復(fù)合薄膜以及AgPbBiTe薄膜的電化學(xué)生長特性、形貌、晶粒大小、成分、相結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性。另外還研究了不同沉積電位及時間對沉積PbTe薄膜的影響、不同SiO<,2>添加量對沉積PbTe-SiO<,2>復(fù)合膜的影響，不同沉積方法對AgPbBiTe薄膜的影響。利用電流—電壓循環(huán)掃描曲線分析了薄膜沉積的電化學(xué)特性，采用掃描電子顯微

2、鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、能譜(EDS)和X射線衍射(XRD)等測試手段對沉積膜的微觀表面形貌、組成和相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，通過四探針測試儀檢測了復(fù)合膜的電阻率特性。 研究結(jié)果表明，在含有Te<'4+>離子和Pb<'2+>離子的硝酸溶液中，Te<'4+>離子的氧化和還原過程相對Pb<'2+>離子緩慢，不可逆性增加。薄膜沉積滿足電化學(xué)沉積中典型的溶液擴(kuò)散控制生長過程。同一沉積時間，選取不同沉積電位沉積薄膜時(-0.25V

3、,-0.30V,-0.35V)，沉積電位越負(fù)，其對應(yīng)的沉積電流越大，薄膜越致密，膜的厚度越大。所有薄膜樣品均為面心立方(Face-centered Cubic)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的PbTe，無擇優(yōu)取向。 SiO<,2>納米顆粒(d～40nm)的加入及加入量顯著影響PbTe-SiO<,2>復(fù)合膜的沉積過程、形貌、晶粒大小和導(dǎo)電性。XRD實(shí)驗(yàn)觀察證實(shí)，SiO<,2>納米顆粒被成功地?fù)饺氤练e膜，SiO<,2>納米顆粒具有明顯細(xì)化晶粒的效果，薄膜

4、的晶粒尺寸隨SiO<,2>納米顆粒加入量的增加先急劇減少然后逐漸增大，但填入SiO<,2>并不改變沉積膜的晶體結(jié)構(gòu)。摻入的SiO<,2>納米顆粒還引起了PbTe-SiO<,2>復(fù)合膜電阻率的增加。 利用恒電位沉積和脈沖沉積兩種不同的電化學(xué)方法制備出含有四種元素的AgPbBiTe薄膜熱電材料。薄膜由PbTe，Ag<,2>Te，Bi<,2>Te<,3>以及Ag四種相結(jié)構(gòu)組成。恒電位法和脈沖法制備出的薄膜元素組成比、形貌以及電阻率均不