(Bi1-x Agx)2(Te1-ySey)3粉体的机械合金化制备及其放电等离子烧结体的热电输运特性

采用机械合金化制备了n型(Bi1-x Agx)2(Te1-y Sey)3合金粉体,对其进行XRD分析表明Bi,Te,Ag,Se单质粉末,经2 h球磨后实现了合金化;SEM分析表明随着机械合金化时间延长粉体颗粒变得均匀、细小,颗粒尺寸在微米至哑微米数量级.采用放电等离子烧结制备了块体样品,研究了合金成分和球磨时间对热电件能的影响.结果表明材料的热电性能与掺杂元素有密切关系.Ag有利于提高功率因子和降低晶格热导率,球磨10 h的(Bi0.99Ag0.01)2(Te0.96Se0.04)3合金粉末的烧结块体具有最大的功率因子和最低的晶格热导率,并在323 K取得最高ZT值0.52.     

TeI4掺杂量对n型Bi2Te3基烧结材料热电性能的影响

采用区熔法结合放电等离子体快速烧结(SPS)技术制备了n型Bi₂Te₃基热电材料.在300—500K的温度范围内测量了各热电性能参数,包括电导率(σ)、塞贝克系数(α)和热导率(κ),研究了掺杂剂TeI₄的含量(质量百分比分别为0,0.05,0.08,0.10,0.13和0.15wt%)对热电性能的影响.结果表明：试样的载流子浓度(n)随TeI₄含量增加而增大,使电导率增大、塞贝克系数的绝对值先增大而后减小,从而导致品质因子(α²σ)呈先增加后降低的变化趋势;同时,由于异质离子(I^-)以及载流子对声子的散射作用增强,可显著降低其晶格热导率.烧结材料的性能优值(ZT=α²σT/κ)对应于TeI₄含量为0.08wt%有其最大值,约为0.92.此外,烧结材料的抗弯强度增加至80MPa左右,从而可以显著改善材料的可加工性以及元器件的使用可靠性.关键词：2Te₃')\" href=\"#\">Bi₂Te₃放电等离子体快速烧结热电性能     

(Sb2Te3)0.75(1－x)(Bi2Te3)0.25(1－x)(Sb2Se3)x机械合金化粉体的制备及其冷压烧结样品的热电性能研究

采用机械合金化法制备了p型赝三元(Sb₂Te₃-Bi₂Te₃-Sb₂Se₃)合金粉体,对其进行XRD分析表明Te,Bi,Sb,Se单质粉末,经100h球磨后实现了合金化;SEM分析表明所得机械合金化粉体材料颗粒均匀、细小,颗粒尺寸在10nm到100nm量级.使用这种粉体制备了冷压烧结块体样品,在室温下测量了温差电动势率(α)和电导率(σ),研究了烧结温度对材料热电性能的影响,结果表明在低于300℃的烧结温区,样品室温下的热电性能随烧结温度的升高不断提高,功率因子(α²σ)由未烧结样品的0.59μW cm^-1K^-2升高到在300℃下烧结样品的15.9μW cm^-1K^-2,这一结果对确定材料的最佳烧结温度具有重要意义.关键词：赝三元热电材料机械合金化冷压烧结     

n型Bi2Te3基化合物的类施主效应和热电性能

晶粒细化是提高Bi₂Te₃基热电材料力学性能的重要方法,但晶粒细化过程中伴随的类施主效应严重劣化了材料的热电性能,并且一旦产生类施主效应,就很难通过简单的热处理等工艺消除.本文系统研究n型Bi₂Te₃基化合物烧结前粉体颗粒尺寸对材料类施主效应和热电性能的影响规律.随着颗粒尺寸减小,氧诱导的类施主效应明显增强,载流子浓度从10 M烧结样品的3.36×10¹⁹ cm^-3急剧增加到120 M烧结样品的7.33×10¹⁹ cm^-3,严重偏离最佳载流子浓度2.51×10¹⁹ cm^-3,热电性能严重劣化.当粉体颗粒尺寸为1—2 mm时,烧结样品的Seebeck系数为–195 μV/K,载流子浓度为3.36×10¹⁹ cm^-3,与区熔样品沿着ab面方向的Seebeck系数为–203 μV/K和载流子浓度为2.51×10¹⁹     

Co1-xNixSb3-ySey热电输运中晶界和点缺陷的耦合散射效应

结合机械合金化与放电等离子烧结工艺制备了Ni和Se共掺的细晶方钴矿化合物Co_1-xNi_xSb_3-ySe_y,研究了晶界和点缺陷的耦合散射效应对CoSb₃热电输运特性的影响.通过Ni掺杂优化载流子浓度提高功率因子.在x=0.1时,功率因子达到最大值1750μWm^-1K^-2(450℃),是没有掺Ni试样的两倍.晶界和点缺陷的耦合散射机理使晶格热导率急剧下降,其中Co_0.9Ni_0.1Sb_2.85Se_0.15的室温晶格热导率降低至1.67Wm^-1K^-1,接近目前单填充效应所能达到的最低值1.6Wm^-1K^-1,其热电优值ZT在450℃时达到最大值0.53.将Callaway-Von Baeyer点缺陷散射模型嵌入到Nan-Birringer有效介质理论模型,对晶界散射和点缺陷散射的耦合效应对热导率的影响进行了定量分析,模型计算与实验结果符合.理论模型计算表明,当晶粒尺寸下降到50nm同时掺杂引入点缺陷散射后,Co_0.9Ni_0.1Sb_2.85Se_0.15的晶格热导率下降到0.8Wm^-1K^-1.关键词：3')\" href=\"#\">CoSb₃Ni和Se掺杂热电性能耦合散射效应     

Bi2Te3-xSex(x≤3)同晶化合物电子结构的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理全势能线性缀加平面波方法(FLAPW),分析了Bi₂Te_3-xSe_x体系中各原子自旋轨道耦合(SOI)的p_1/2修正对体系性质的影响,并对Bi₂Te_3-xSe_x(x≤3)同晶化合物的电子特性进行系统的理论研究,首次计算出Bi₂S关键词：2Te_3-xSe_x(x≤3)同晶化合物')\" href=\"#\">Bi₂Te_3-xSe_x(x≤3)同晶化合物第一性原理电子结构自旋轨道耦合     

放电等离子固相烧结制备高密度LaB6阴极性能

采用放电等离子烧结（SPS）技术,以碳化硼还原法制备的LaB6粉末为原料,制备了高致密LaB6多晶块体阴极,并系统研究了烧结温度、压力对LaB6烧结样品的物相、结构和性能的影响。确定了SPS烧结LaB6的最佳工艺为：压力50 MPa,烧结温度1 650 ℃,保温时间10 min。实验结果表明：与其它LaB6多晶制备方法相比,SPS制备得到的LaB6烧结块体的力学及发射性能均有大幅提高,样品相对密度达到96.2％,维氏硬度达到1 720 kg/mm2,抗弯强度达到203.2 MPa。样品在1 520 ℃温度下发射电流密度达到17.41 A/cm2,功函数为2.40 eV。SPS制备法显著降低了LaB6的烧结温度,缩短了烧结时间。     

p型Ag0.5(Pb8－xSnx)In0.5Te10化合物的制备及其热电性能

采用高温熔融缓冷和放电等离子烧结工艺制备了p型Ag_0.5(Pb_8-xSn_x)In_0.5Te₁₀五元化合物.研究了Sn含量对化合物载流子传输特性及热电性能的影响规律.结果表明：在Ag_0.5(Pb_8-xSn_x)In_0.5Te₁₀(x关键词：0.5(Pb_8-xSn_x)In_0.5Te₁₀')\" href=\"#\">Ag_0.5(Pb_8-xSn_x)In_0.5Te₁₀合成载流子热电性能     

Co(S1-xSex)2系统中的铁磁量子相变

针对Co(S_1-xSe_x)₂系统在x=0.11附近发生的铁磁金属到顺磁金属相变,制备了一系列不同Se替代浓度的多晶样品.通过对其结构和电阻率-温度ρ(T)关系的系统观测,结果发现,样品铁磁相变温度T_C随着Se替代浓度x值的增加,以(1-x)^1/2关系单调下降,其二级铁磁相变转变为一级相变关键词：量子相变自旋量子涨落1-xSe_x)₂')\" href=\"#\">Co(S_1-xSe_x)₂     

绿色发光粉CaBa2(BO3)2 ∶ Tb3+的 制备和发光特性

采用高温固相法合成了绿色荧光粉CaBa₂(BO₃)₂∶Tb³⁺并对其发光特性进行了研究。发射峰值位于496,549,588,622nm,分别对应Tb³⁺的⁵D₄→⁷F₆、⁵D₄→⁷F₅、⁵D₄→⁷F₄、⁵D₄→⁷F₃能级跃迁。其中以496nm和549nm的发射峰最强,样品呈现很好的绿色发光。主要激发峰位于200~300nm之间,属于4f⁷5d¹宽带吸收。考察了Tb³⁺掺杂浓度和Li⁺,Na⁺和K⁺作为电荷补偿剂对样品发光性能的影响,几乎不发生浓度猝灭现象,Li⁺的补偿效果最好。还确定了原料CaCO₃、BaCO₃、H₃BO₃的最佳配比,当H₃BO₃过量3%时,合成的晶体发光亮度最好。

     

熔体旋甩法合成n型(Bi_(0.85)Sb_(0.15))_2(Te_(1-x)Se_x)_3化合物的微结构及热电性能

采用熔体旋甩结合放电等离子烧结(MS-SPS)技术制备了单相n型四元(Bi0.85Sb0.15)2(Te1-xSex)3(x=0.15,0.17,0.19,0.21)化合物,并对所得样品的微结构和热电传输性能进行了系统研究.样品自由断裂面的场发射扫描电子显微镜及抛光面的背散射电子成分分析表明:块体材料晶粒细小,晶粒排列紧密,成分分布均匀且相结构单一,样品中存在大量10—100nm的层状结构.随着Se含量x的增加,样品的电导率和热导率逐渐增加,而Seebeck系数逐渐降低.相比商业应用的区熔材料,MS-SPS方法合成的高Se组成的样品均在425K后表现出更高的ZT值,其中(Bi0.85Sb0.15)2(Te0.83Se0.17)3样品具有最高的ZT值,在360K可达到0.96,并在320—500K均保持较高的ZT值,500K时其ZT值相比区熔材料提高了48%.此外,通过调节Se的含量,可以有效地调控材料的ZT峰值出现的温度段,这对多级或梯度热电器件的制备具有重要意义.     

制备工艺对p型碲化铋基合金热电性能的影响

利用区熔法、机械合金化、放电等离子烧结(SPS)技术、热压法等多种工艺制备了p型碲化铋基热电材料.在300—500K的温度范围内测量了各热电性能参数,包括电导率(σ)、塞贝克系数(α)和热导率(κ),研究了制备工艺对热电性能的影响.结果表明,所制备的块体材料与同组成区熔晶体相比,性能优值ZT均有不同程度的提高.其中,利用区熔法结合SPS技术可获得热电性能最佳的块体材料,其ZT值达1.15.关键词：碲化铋放电等离子烧结区熔法热电性能     

纳米结构碲化铋合金的制备及电热输运特性

采用惰性气体保护蒸发-冷凝法制备了纳米Bi及Te粉末, 结合机械合金化和放电等离子烧结技术, 在不同烧结温度下制备出了单一物相且具有纳米层状结构及孪晶亚结构的n型Bi₂Te₃块体材料, 并系统研究了块体材料的晶粒尺度、微结构及其对电热传输特性的影响. SEM, TEM分析结果表明, 以纳米粉末为原料, 通过有效控制工艺条件, 可以制备出具有纳米层状结构Bi₂Te₃合金块体材料, 同时纳米层状结构中存在孪晶亚结构; 热电性能测试结果表明, 具有纳米层状结构及孪晶亚结构的块体试样与粗晶材料相比, 热导率大幅度降低, 在423 K附近, 热导率由粗晶材料的1.80 W/mK降至1.19 W/mK, 晶格热导率从1.16 W/mK降至0.61 W/mK, 表明纳米层状结构与孪晶亚结构共存, 有利于进一步提高声子散射, 降低晶格热导率. 其中在693 K放电等离子烧结后的试样于423K附近取得最大值的无量纲热电优值(ZT), 达到0.74.     

通过掺杂V和F提高碳包覆的磷酸铁锂锂离子电池的电化学性能

在原位聚合合成方法的基础上,结合两步烧结过程制得LiFe_1-xV_x(PO₄)_(3-y)/₃F_y/C.V和F掺杂对碳包覆的磷酸铁锂材料的结构、形貌和电化学性能有影响.通过XRD、FTIR、SEM、充/放电测试和电化学阻抗谱对材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明,V和F的掺杂并没有破坏橄榄石结构中的LiFePO₄/C,但可以提高晶体结构的稳定,降低电荷的转移阻抗,提高锂离子扩散速度,改善了LiFePO₄/C材料的循环性能和高倍率性能.     

Detection of internal cracks and ultrasound characterization of nanostructured Bi₂Te₃-based thermoelectrics via acoustic microscopy

The search for thermoelectric (TE) materials for highly efficient devices aims at improving the TE efficiency and broadening their areas of applications. We created nanostructured thermoelectric Bi-Sb-Te-family materials by high energy (ball milling) pre-treatment of the parent materials followed by high-pressure/high-temperature treatment. Bi_0.5Sb_1.5Te₃ compositions with the superfluous maintenance of tellurium was used for the synthesis of the samples with p-type electrical conductivity. Acoustic microscopy was used to study elastic properties and bulk irregularities and to detection of internal cracks both in the parent materials and in the created nanostructured samples. The data has been used for optimization of parameters of synthesis of nanostructured thermoelectrics.     

机械合金化过程对硫化铋块体热电性能的影响机理

以机械合金化法(MA)结合放电等离子烧结技术(SPS)制备了Bi₂S₃多晶块体热电材料. 研究了MA过程中干磨转速、湿磨时间和湿磨介质对Bi₂S₃多晶热电材料电传输性能的影响. 分析了样品的物相, 观察了显微组织, 测试了电传输性能和热传输性能. 研究表明, 以无水乙醇为湿磨介质时, 随着湿磨时间的延长, 出现了微量Bi₂O₃第二相, 样品的晶粒尺寸减小, 电阻率大幅增加, 功率因子下降. 以丙酮为湿磨介质时, 虽然不存在微氧化反应, 但是由于样品中存在大量孔洞, 导致功率因子降低. 425 r/min 干磨15 h后未湿磨的样品在573 K取得最大的ZT值0.25, 是目前文献报道的最高值.     

Laser synthesis of thin layers of In4Se3, In4Te3 and modification of their structure and characteristics

Trends of structural modifications and phase composition occurring in In₄Se₃ thin films and In₄Se₃-In₄Te₃ epitaxial heterojunctions under laser irradiations have been investigated. Dynamics of the layer structure modification, depending on laser modes, i.e. pulse duration τ = 2-4 ms, irradiation intensity I₀ = 10-50 kW/cm², number of pulses N = 5-50, was studied by electron microscopy. An increase in laser influence promotes enlargement of the layer grains and transformation of their polycrystalline structure towards higher degree of stoichiometry. As a result of laser solid restructuring heterojunctions of In₄Se₃-In₄Te₃, being photosensitive within 1.0-2.0 μm and showing fast time of response, have been obtained. Laser modification of structure enables one to optimize electrical and optical properties of functional elements on the base of thin films and layers of In₄Se₃, In₄Te₃, widely used as infrared detectors and filters.