【正文】 100 120 140 160 180 200 S (?V/K)T ( ℃ ) Bi A Bi B0 50 100 150 200 250 300 35080090010001100120013001400150016001700180019002021210022002300 ? (???cm)T ( ℃ ) Bi A Bi B24 由圖 以及表 可知在轉變后的共晶組織中存在大量 富 Te 相 ， 由參考文獻 [20]可知在富 Te 相多的組織中會有很多 TeBi′ 反位缺陷 會 ，由 公式： 5Bi2Te3 = 5BiBix + 12TeTex + 5Bi+(2VBi′′′ +3VTe′′ )+ 3TeBi′ + 3e′ () 可以看出隨著反位缺陷的生成有自由電子的生成，從而增加了 n型半導體 Bi2Te 的載流子濃度，于是電阻率顯著下降。本來由于載流子濃度的上升將會導致 Seebeck系數(shù)會有一定的下降，但由于結構轉變的同時，材料的組織得到細化，這將導致散射加強，從而又使 Seebeck 系數(shù)提升，綜合兩方面的因素于是有了上圖所示的情況，在電阻率大幅下降的同時又能保證 Seebeck 系數(shù)基本不變，這樣便能得到較高的熱電性能。 同時 ， 我們 計算出了試樣 A 和 B 的功率因子，如下圖所示： 圖 就如所推測的一樣，試樣 B 的功率因子有了明顯的提高，熔體處理之后，低溫下功率因子整整提高了一倍。 熔體處理對 Seebeck 系數(shù)和電 阻 率如下： 0 50 100 150 200 250 300 3506810121416182022242628 PF (?Wcm1K2)T ( ℃ ) B i A B i B25 圖 Seebeck系數(shù) （左）及 電阻率 （右） 從圖可以看出 轉變之后 和 Seebeck系數(shù)變化不大，但電 阻 率在結構轉變之后 明顯降低了。 原因 如上 ， 這里便不再贅述。 試樣 A 和 B 的功率因子如下圖： 圖 從圖中可以看出，經過熔體處理之后 高，轉變后功率因子最高可以達到接近 30，也是相當可觀的。 從而我們推測，通過熔體處理來改變材料組織以達到提高熱電性能是一條具有普適性的途徑。 0 50 100 150 200 250 300 100 120 140 160 180 S (?????T ( ℃ ) S e A S e B0 50 100 150 200 250 3009001000110012001300140015001600170018001900202121002200 ? (???cm)T ( ℃ ) 0. 6Se A 0. 6Se B0 50 100 150 200 250 3001012141618202224262830 PF (mWcm??????T ( ℃ ) 0. 6S e A 0. 6S e B26 4 全文總結 本文以 BiTeSe 系熱電材料 ，對 加 %Bi 和 %KI，對 %KI。采用直流四電極法，通過分析熔體的電阻率 溫度行為，探索出溫度誘導的熔體結構轉變發(fā)生的可能性及可逆性，并確定出轉變的溫度區(qū)間。再根據(jù)電阻率實驗的結果，通過改變三元熱電材料 和 Bi2Te 的熔體熱歷史，采用熱分析法、凝固組織觀察、 XRD 、電鏡掃描等實驗手段，探索熔體狀態(tài)對 BiTeSe 系熱電材料微觀組織的影響。主要結論如下： (1) 通過 ，發(fā)現(xiàn) ρT 曲線在液相線以上數(shù)百度范圍內，出現(xiàn)了駝峰模式的異常變化但在隨后的降溫過程中曲線十分平滑連續(xù)，揭示出熔體在升溫過程中發(fā)生了不可逆的溫度誘導的熔體結構轉 變，轉變的溫度區(qū)間分別為 ~℃ ， ~℃ 。 (2) 凝固熱分析實驗表明，熔體結構轉變對 的凝固行為有十分明顯的影響。與未發(fā)生轉變的試樣相比，經歷熔體結構轉變的試樣形核和生長過冷度增大，形核主導階段潛熱釋放的速度增大，形核率明顯提高。 (3) 熔體結構狀態(tài)改變后，試樣的 Seebeck 系數(shù) 變化不大 ，電阻率降低，功率因子顯著提高，熱電性能得到改善。 （ 4）通過顯微組織觀察發(fā)現(xiàn)材料的組織明顯得到細化，必然會導致其熱導率的下降，從而改善最終的 ZT 值。 （ 5） 通過上文這種簡單的凝固方法所制備的 n 型 BiTeSe 基熱電材料可大幅度提高其熱電性能，這位以后提高熱電材料的性能提供了一條新的途徑。 27 致謝 首先要特別感謝的是指導教授祖方遒老師的細心指導及諄諄教誨。在此期間老師總是不時的關心我的研究狀況，并且在我遭遇困難時給予我建議及方向，讓我的學士論文可以順利完成。平時祖老師亦師亦友，經常在學習和做人上給予我指導，像一棵大樹一樣為后輩撐起一片藍天。 同時 非常感謝該實驗主要負責人朱彬學長，感謝您在實驗過程中對我的悉心指導，每次在我遇到困惑的時候，您都能及時的幫我解決，使我能夠對實驗的整個過程清晰明了，感謝 王小雨學長的幫助，同時也要感謝趙興孝同學的陪伴。 28 參考文獻 [1]王坤陽；杜谷；楊玉杰等 .應用掃描電鏡與 X 射線能譜儀研究黔北黑色頁巖儲層 孔隙及礦物特征 [J].巖礦測試， 20210902 08:34 [2]張文靜 .熔體處理對 BiTe 基熱電材料組織與性能的作用 [D].合肥工業(yè)大學， 2021 031 [3]馬秋花 .熱電材料綜述 [J].電工材料， 2021032 [4]李洪濤 .熱電材料的應用和研究進展 [J].材料導報， 2021081 [5]況學成 .熱電材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 [J].佛山陶瓷， 2021061 [6]樊希安 .塊體 Bi2Te3 基熱電材料性能優(yōu)化及最新進展 [J].功能材料， 2021082 [7]周歡歡 .Bi2Te3 熱電材料研究現(xiàn)狀 [J].半導體技術， 2021100 [8]侯賢華 .Bi2Te3 基熱電材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展 [J].材料導報， 2021071 [9]Seo J,Lee C,Park of Naringin Supplement in Regulation of Lipidand Ethanol Metabolism in Rats[J].Materials Science and Engineering,1998,B54:135140. 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