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Na填充型和Fe置换型CoSb3方钴矿热电材料的高温高压制备和热电特性研究

作　者: 董楠
导　师: 贾晓鹏
学　校: 吉林大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 方钴矿类热电材料高温高压 CoSb3 掺杂
分类号: TB34
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本论文中,我们主要利用高温高压方法对方钴矿类热电材料CoSb₃进行了合成及掺杂,系统的研究了高压下填充和置换方法对CoSb₃热电性质的影响。我们首先以NaN3作为掺杂剂,对CoSb₃进行填充的研究。XRD分析显示所有样品均为CoSb₃单相,具有Im3结构。研究了（NaN₃）_χCo₄Sb₁₂的电阻率和Seebeck系数随着Na填充量的变化关系,对功率因子进行了分析,得到（NaN₃）_χCo₄Sb₁₂样品的功率因子随着Na填充量的增加大幅度增加后逐渐降低,在P=1.5GPa,x=0.4时,即（NaN₃）_0.4Co₄Sb₁₂,功率因子达到最大值。在上述研究的基础上,我们在P=1.5 GPa下,以Fe为掺杂剂对CoSb₃进行了高温高压下置换的研究。对合成的样品进行的电学性质测试表明:以Fe作为掺杂剂,利用高压方法对CoSb₃进行置换能够有效的提高样品的电学输运特性。样品热导率测试结果表明,室温下Fe（0.6）Co_3.4Sb₁₂样品的热导率高于常压下合成的样品的热导率但低于CoSb₃的热导率。通过与常压下的文献进行比较,我们得出:高温高压合成方法可以有效的提高方钴矿类热电材料的电学性质,但却不能有效的降低其热导率,为了有效的提高CoSb₃的品质因子,可以采取填充和置换复合掺杂的方法来研究。

全文目录

内容提要  5-6
目录  6-8
第一章绪论  8-27
  1.1 热电材料的概述  8-17
    1.1.1 热电学研究历史  10-12
    1.1.2 热电材料的性能  12-15
    1.1.3 热电输运性能  15-17
  1.2 热电材料研究的最新进展  17-21
  1.3 热电材料的测量  21-25
    1.3.1 电阻率的测量  21-23
    1.3.2 Seebeck的测量  23-24
    1.3.3 热导率的测量  24-25
  1.4 论文选题和研究的目的  25
  1.5 本论文研究的主要内容和论文的梗概  25-27
第二章实验方法  27-38
  2.1 高温高压合成技术  27-32
    2.1.1 实验装置  27-28
    2.1.2 压力控制系统  28-30
    2.1.3 温度控制系统  30-31
    2.1.4 传压介质的选择  31-32
  2.2 高压合成热电材料优点  32-33
  2.3 高温高压合成热电材料  33-38
第三章 Na填充型CoSb_3 的高温高压制备和电输运特性研究  38-40
  3.1 CoSb_3的高温高压合成  38
  3.2 Na填充型方钴矿化合物CoSb_3的高温高压合成  38
    3.2.1 样品的制备  38
    3.2.2 样品晶体结构表征  38
  3.3 高温高压条件下Na填充CoSb_3的电学输运特性  38-40
    3.3.1 Na_χCO_4Sb_(12) 的Seebeck系数与Na填充量的关系  38
    3.3.2 Na_χCO_4Sb_(12)的电阻率与Na填充量的关系  38
    3.3.3 Na_χCO_4Sb_(12)的功率因子与Na填充量的关系  38-40
第四章 Fe置换型CoSb_3的高温高压制备和热电特性研究  40-42
  4.1 Fe置换型方钴矿化合物CoSb_3的高温高压合成  40
    4.1.1 样品的制备  40
    4.1.2 样品晶体结构表征  40
  4.2 高温高压条件下Fe 置换CoSb_3样品的热电特性  40-42
    4.2.1 高压掺杂Fe对CoSb_3 样品Seebeck系数的影响  40
    4.2.2 高压掺杂Fe对CoSb_3 样品电阻率的影响  40
    4.2.3 高压掺杂Fe对CoSb_3 样品功率因子的影响  40
    4.2.4 高压掺杂Fe对CoSb_3 样品热导率的影响  40
    4.2.5 Fe_(0.6)Co_(3.4)Sb_(12) 与 CoSb_3 样品的品质因子  40-42
第五章结论与展望  42-44
  一、结论  42-43
  二、展望  43-44
参考文献  44-54
发表的学术论文  54-56
致谢  56-58
中文摘要  58-61
Abstract  61-64

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