制备条件对Bi_2Te_3薄膜导电性能的影响

通过物理气相沉积法在石英基底上于不同条件下制备出五种Bi_2Te_3薄膜,并且利用扫描电子显微镜和XRD对各薄膜样品进行表征,最后运用四探针测试法测试样品导电性能。结果表明:制备温度和沉积时间对Bi_2Te_3薄膜的表面形貌和样品膜的导电性能影响很大;制备温度越高、沉积时间越长,所制薄膜的均匀度及致密度越高、导电性越好。     

铁系氧化物对Bi_2O_3-ZnO-B_2O_3封接玻璃性能的影响

采用熔融淬冷法制备了铁系氧化物(Fe_2O_3、Co_2O_3、Ni_2O_3)掺杂Bi_2O_3-ZnO-B_2O_3(BiZnB)系玻璃。分别采用差热分析法(DTA)、X射线衍射分析(XRD)、热膨胀仪等测试手段,研究各铁系氧化物对基础玻璃体系结构与性能的影响。结果表明,掺杂铁系氧化物后,BiZnB系玻璃的特征温度有所下降。玻璃转变温度(t_g)从416℃降低至406℃,软化温度(t_f)从464℃降至456℃,开始析晶温度(t_x)从633℃最低降至609℃,其中Ni_2O_3的降低作用最为显著。铁系氧化物的掺杂使玻璃的线膨胀系数(α)从99×10~(-7)/℃~(-1)增大至108×10~(-7)/℃~(-1)。BiZnB系玻璃掺杂铁系氧化物后,仍具有良好的化学稳定性。     

Bi_2O_3掺杂对BLTN微波介质陶瓷性能影响研究

主要采用固相反应法,将原料粉体经过混料、球磨、预烧、成型和烧结后制备Ba_3La_2Ti_2Nb_2O_(15)(BLTN)微波介质陶瓷。研究了不同量的Bi_2O_3掺杂对BLTN微波介质陶瓷烧结行为、显微结构和介电性能的影响。结果表明:Bi_2O_3的添加不仅能有效降低BLTN陶瓷的烧结温度,而且显著提高了其相对介电常数(ε_r)和品质因数。当Bi_2O_3添加量为0.2%(质量分数)时,陶瓷的烧结温度由1440℃降低到1360℃,并呈现较好的微波介电性能:ε_r=55,Q·f=13 500 GHz(4.71 GHz),τ_f=–2.35×10~(-6)℃~(-1)。     

TeO_2添加对Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO低熔点玻璃结构与性能的影响

通过高温熔融法制备以Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO为基体,外加TeO_2为辅助原料的低熔点玻璃。分别采用水淬和浇铸成型工艺制备样品,采用Fourier红外光谱、X射线衍射仪、差示扫描量热仪、高温热膨胀分析仪和块体失重法,研究了不同含量TeO_2对Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO基础玻璃的网络结构、特征温度(包括转变温度、软化温度、析晶温度和熔融温度)、热膨胀系数和化学稳定性的影响。结果表明:TeO_2摩尔分数在0~10%的范围内,基本未改变玻璃的整体网络结构;随着TeO_2含量增加,玻璃特征温度和化学稳定性均有改善。     

Fe_2O_3对Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO系统封接玻璃结构及性能的影响

采用熔融冷却的方法制备了(40–x)Bi_2O_3-30B_2O_3-30Zn O-x Fe_2O_3(0≤x≤10)系统玻璃。研究了Fe_2O_3取代Bi_2O_3对Bi_2O_3-B_2O_3-Zn O系统玻璃结构、玻璃化转变温度(t_g)、初始析晶温度(t_c)、热稳定性、热膨胀系数(α)及化学稳定性的影响。红外光谱(FTIR)结果表明,Fe2O3以网络修饰体存在于玻璃结构间隙,增强了玻璃结构,玻璃密度减小。随着Fe_2O_3含量的增加,t_g、t_c逐渐升高,玻璃的热稳定性有所降低。α从8.2×10~(–6)℃~(–1)减小至7.4×10~(–6)℃~(–1),玻璃的软化点(t_s)逐渐从439℃升高到486℃。引入Fe_2O_3后,玻璃的化学稳定性提高。     

(Bi2Te3)0.90(Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05热压合金微观结构和电学性能相关性研究

通过熔炼,研磨制备N型(Bi2Te3)0．90(Sb2Te3)0．05(Sb2Se3)0．05热电材料的粉末,热压制备混合粉末热压合金。通过SEM和XRD研究热压合金的微观结构,在室温测量热压合金样品的电学性能。结果表明热压合金在微观结构和电学性能上存在各向异性,从而预示能够在增强材料机械强度的同时提高其热电性能。     

Bi_4Ti_3O_(12)纳米纤维的制备与压电发电性能研究

采用静电纺丝技术在Si基衬底上制备Bi_4Ti_3O_(12)纳米纤维,退火后所得纳米纤维为正交钙钛矿结构,直径为120~150 nm。利用柔性聚合物聚二甲基硅氧烷(PDMS)的包裹与剥离实现了样品从Si基衬底到柔性基底的转移,采用磁控溅射在样品两侧沉积Pt电极并引线封装得到柔性发电器件。由于压电势和电极/纳米纤维界面肖特基势垒的耦合,该器件在受力弯曲时可产生脉冲输出电压。随着器件弯曲弧度和频率的增大,输出电压随之增加。当弯曲弧度θ为1.98 rad,弯曲频率f为1.25 Hz时,平均输出电压峰峰值达到最大值7.6 V。     

Bi2Te3热电材料研究现状

Bi2Te3热电材料是半导体材料,室温下具有良好的热电特性,能够实现热能和电能的相互转化,应用前景十分广阔。Bi2Te3热电材料的转换效率低是影响其应用的瓶颈之一,目前世界范围内的研究热点主要集中在如何提高热电材料的能量转换效率上。综述了热电材料的种类、国内外关于Bi2Te3热电薄膜的制备方法和性能研究,对多种典型制备方法进行分析对比,探讨了影响Bi2Te3热电薄膜质量的因素及机制。结合Bi2Te3热电薄膜在温差发电和热电制冷方面的应用,如果微型热电制冷器实现与大功率LED芯片集成封装,那么芯片级低温散热问题有望解决。     

基于船舶柴油机排气管的温差发电装置

装置利用半导体材料具有利用温差进行发电的能力,将柴油机排气管传递到机舱内的热量转换为高品位电能,用于船舶上小功率用电器供电,达到能量的回收利用。通过建立排气管模型,基于稳态导热,计算出了排气管外壁温度场分布,得出整套装置的发电功率,对装置的经济性进行了分析。     

Bi_2O_3含量对ZnO-BaO-Bi_2O_3-B_2O_3系玻璃性能的影响

用熔融冷却方法制备了ZnO-BaO-Bi2O3-B2O3系低熔点玻璃,研究了Bi2O3含量对所制玻璃热学性能和体积电阻率的影响。结果表明:随着Bi2O3含量的增大,所制玻璃密度和线膨胀系数增大,而膨胀转变温度(tg)、膨胀软化温度(tf)和体积电阻率(ρv)减小;当Bi2O3摩尔分数为0～12%时,随着Bi2O3含量增大,玻璃的tg、tf和ρv显著降低;而当Bi2O3摩尔分数为12%～25%时,这种变化趋势明显减弱。     

Bi2Te3热电材料改性研究及其进展

随着全球经济对高效、无污染能源转换的强劲需求,Bi2Te3半导体作为最优异的室温热电材料取得了长足稳步的发展。本文在简述Bi2Te3热电材料的结构和性能的基础上,重点介绍了掺杂、纳米化、掺杂与纳米化相结合的方法对Bi2Te3热电性能的影响,详细分析了其影响机制。结果表明,以上方法均能很大程度上提升Bi2Te3热电材料的热电性能,尤其是掺杂与纳米化相结合对热电性能的提高更为显著。最后,对Bi2Te3热电材料改性的研究方向进行了展望。     

低维Bi2Te3热电材料的制备与性能研究

用溶剂热法制备了直径在100nm以内的一维针状及厚20～30nm、长几微米的二维花朵状Bi2Te3热电材料,分析了不同形貌产物的生长机理,并对其热电性能进行了比较。结果表明,添加剂的分子结构对产物形貌起决定性作用。不同形貌产物的热电性能随温度变化的机制不同,一维纳米结构Bi2Te3产物的功率因子随温度升高而增加,最大值为143.1μΩ·m–1K–2。而二维纳米结构的Bi2Te3产物虽然在室温附近有较大的Seebeck系数,约100μV/K,但由于其电导率较低,功率因子在较宽的温度范围内保持在23μΩ·m–1K–2左右。     

PbTe/Te superlattice structures with enhanced thermoelectric figures of merit

The thermoelectric properties of PbTe/Te superlattice structures grown by molecular beam epitaxy have been investigated. The in-plane Seebeck coefficient, Hall coefficient, and electrical resistivity have been measured at 300K. The data show that a significant enhancement of the in-plane Seebeck coefficient, thermoelectric power factor and figure of merit has been achieved.     

磁控溅射法制备Bi2Te3热电薄膜的研究

Bi2Te3薄膜是室温下热电性能最好的热电材料,利用磁控溅射在长有一薄层SiO2的n型硅样品上制备Bi/Te多层复合薄膜,经后续退火处理生成Bi2Te3。通过分析Bi2Te3薄膜的生长和退火工艺,探讨Bi/Te中Te的原子数分数对薄膜热电性能的影响。采用XRD和SEM对薄膜的结构、形貌和成分进行分析,并测量不同条件下的Seebeck系数。薄膜Seebeck系数均为负数,表明所制备样品是n型半导体薄膜,且最大值达到-76.81μV.K-1;电阻率ρ随Te的原子数分数增大而增大,其趋势先缓慢后迅速。Bi2Te3薄膜的热电性能良好,Te的原子数分数是60.52%时,功率因子最大,为1.765×10-4W.K-2.m-1。     

Effect of current on the microstructure and performance of (Bi_2Te_3)_(0.2)(Sb_2Te_3)_(0.8) thermoelectric material via field activated and pressure assisted sintering

(Bi_2Te_3)_(0.2)(Sb_2Te_3)_(0.8) thermoelectric material was sintered via a field activated and pressure assisted sintering(FAPAS) process.By applying different current intensity(0,60,320 A/cm~2) in the sintering process,the effects of electric current on the microstructure and thermoelectric performance were investigated.This demonstrated that the application of electric current in the sintering process could significantly improve the uniformity and density of(Bi_2Te_3)_(0.2)(Sb_2Te_3)_(0.8) samples.Whe...     

电子浆料用Bi_2O_3-B_2O_3系无铅玻璃粉性能研究

采用高温熔融水淬的方法,制备了w(Bi2O3)为50%～65%,w(B2O3)为25%～40%的Sb2O3掺杂Bi2O3-B2O3系玻璃粉体,研究了Bi2O3和B2O3含量对所制玻璃的玻璃转变温度tg、软化温度tr,线膨胀系数α1以及电阻率ρ等的影响.结果表明,随着w(Bi2O3)的增加,玻璃的tr缓慢下降并维持在490℃左右,熔封温度为550～600℃,α1从62.3×10-7/℃上升至69.1×10-7/℃;在80～200℃,玻璃的ρ为1011～1013Ω·cm.     

Bi2O3含量对电子玻璃电性能及结构的影响

以Bi2O3-B2O3-ZnO-Al2O3系为基础,调整Bi2O3与B2O3的含量以制备低熔点电子玻璃,研究了高含量Bi2O3对玻璃电性能的影响。并通过红外光谱对玻璃的结构进行了分析。结果表明:玻璃的转变温度tg、εr和ρv随着Bi2O3含量的增加而降低,而tanδ则增大。当w(Bi2O3)约为80%时,tg约为445℃,ρv约为1.9×1013Ω·cm。     

Si-Bi2Te3光热耦合电源器件的结构设计与性能

空间近日等强辐照造成的高温严重影响光伏电池的转化效率,同时造成辐射能量的浪费.以单晶Si光伏电池和Bi2Te3热电电池为基本单元,构建Si-Bi2 Te3光热耦合电源器件模型.采用有限元分析法分析特定辐射条件下Si-Bi2Te3光热耦合电源器件的热分布情况,并结合光伏电池与热电电池的温度特性进一步计算了器件的转化效率.结果显示,Bi2Te3热电池的存在一定程度上降低了Si光伏电池的工作温度,在空间环境下Si-Bi2Te3光热耦合电源器件的转化效率相对于单一的Si光伏电池有2％ ～3％的提高.最后讨论了该器件Si光伏电池和Bi2Te3热电池的功率输出方式.     

Complex Band Structures and Lattice Dynamics of Bi2Te3‐Based Compounds and Solid Solutions

Bi₂Te₃‐based compounds and derivatives are milestone materials in the fields of thermoelectrics (TEs) and topological insulators (TIs). They have highly complex band structures and interesting lattice dynamics, which are favorable for high TE performance as well as strong spin orbit and band inversion underlying topological physics. This review presents rational calculations of properties related to TEs and provides theoretical guidance for improving the TE performance of Bi₂Te₃‐based materials. Although the band structures of these TE materials have been studied theoretically and experimentally for many years, there remain many controversies on band characteristics, especially the locations of band extrema and the exact values of bandgaps. Here, the key factors in the theoretical investigations of Bi₂Te₃, Bi₂Se₃, Sb₂Te₃, and their solid solutions are reviewed. The phonon spectra and lattice thermal conductivities of Bi₂Te₃‐based materials are discussed. Electronic and phonon structures and TE transport calculations are discussed and reported in the context of better establishing computational parameters for these V₂VI₃‐based materials. This review provides a useful guidance for analyzing and improving TE performance of Bi₂Te₃‐based materials.