納米晶Bi2TexSe1x3熱電薄膜材料的電化學(xué)制備與結(jié)構(gòu)研究

1、中山大學(xué)碩士學(xué)位論文納米晶Bi<,2>（Te<,x>Se<,1-x>）<,3>熱電薄膜材料的電化學(xué)制備與結(jié)構(gòu)研究姓名：孫鵬申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：凝聚態(tài)物理指導(dǎo)教師：任山20100608摘要（）納米晶（，）熱電薄膜材料的電化學(xué)制備、結(jié)構(gòu)研究凝聚態(tài)物理碩士生：孫鵬指導(dǎo)老師：任山副教授摘要本學(xué)位論文主要研究了型（嗽）熱電薄膜材料的電化學(xué)沉積制備，分別分析研究了不同電沉積方法（恒壓法、脈沖電壓法），不同沉積條件（沉積電位、添加劑濃度，添加劑種類）對(duì)薄膜的電化學(xué)沉積過程、物相（相結(jié)構(gòu)、成分、晶粒尺寸）及微觀形貌的影響。本論文利用電流一電壓循環(huán)掃描曲線分析

2、了（。）薄膜的電化學(xué)沉積過程。另外，采用掃描電子顯微鏡（）、能譜（）和射線衍射（）等測試手段對(duì)沉積膜的微觀表面形貌、成分、相結(jié)構(gòu)和晶粒大小進(jìn)行了表征。研究結(jié)果表明，電化學(xué)方法能有效實(shí)現(xiàn)離子、“離子和“離子的共沉積，得到成分接近（）的型熱電薄膜。相比較恒電位法，脈沖沉積法對(duì)提高薄膜形核速率，抑制晶核長大有明顯作用。檸檬酸和添加劑能降低溶液中的金屬離子的遷移速率，增加沉積的響應(yīng)時(shí)間，起到細(xì)化晶粒和改善表面平整度的作用。論文通過大量的實(shí)驗(yàn)和工藝探索，制備出了平均粒徑為的（；）熱電薄膜材料。關(guān)鍵詞：熱電材料，電化學(xué)沉積，添加劑，納米晶薄膜摘要（），（）：（）（，），）（，（），、秈，（）摘要（）（）：

3、；聲明論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者躲仫、旬日期：睥，日學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人完全了解中山大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論文并向國家主管部門或其指定機(jī)構(gòu)送交論文的電子版和紙質(zhì)版，有權(quán)將學(xué)位論文用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文進(jìn)入學(xué)校圖書館、院系資料室被查閱，有權(quán)將學(xué)位論文的內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索

4、，可以采用復(fù)印、縮印或其他方法保存學(xué)位論文。學(xué)位論文作者簽名、旬日期洲。年幻孑日導(dǎo)師簽名：二易日期矽蚶月日聲明知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)聲明本人鄭重聲明：我所提交答辯的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的成果，該成果屬于中山大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院，受國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)法保護(hù)。在學(xué)期間與畢業(yè)后以任何形式公開發(fā)表論文或申請(qǐng)專利，均須由導(dǎo)師作為通訊聯(lián)系人，未經(jīng)導(dǎo)師的書面許可，本人不得以任何方式，以任何其它單位做全部和局部署名公布學(xué)位論文成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。學(xué)讎文儲(chǔ)簽名勾日期。年月前第章前言熱電材料是通過材料內(nèi)部的載流子流動(dòng)的方式來實(shí)現(xiàn)電與熱的轉(zhuǎn)換（靜態(tài)能量轉(zhuǎn)換）的一種功能材料。熱電現(xiàn)象的發(fā)

5、現(xiàn)迄今已有約年，但將這一現(xiàn)象應(yīng)用在有使用意義的裝置上則是在上個(gè)世紀(jì)年代。這些年來，航天技術(shù)、微電子技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)取得巨大的發(fā)展，但同時(shí)伴隨著能源的枯竭與環(huán)境的惡化，這一切都對(duì)熱能與電能的轉(zhuǎn)換技術(shù)提出更高的要求，迫切需要無污染、無噪音、穩(wěn)定可靠的，能固定安裝、使用壽命長的發(fā)電和制冷裝置，恰好，由熱電材料制做成的器件完全能達(dá)到這些需求，而且它在宇宙探測、微電子器件（芯片）的冷卻、光學(xué)器件的恒溫控制以及廢熱發(fā)電等技術(shù)領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用價(jià)值。因此，熱電材料在世界各國重新受到高度重視。而另一方面，納米材料的深入研究、計(jì)算機(jī)技術(shù)，材料合成技術(shù)、分析方法等領(lǐng)域取得突破性發(fā)展，使熱電材料的基礎(chǔ)理論研究和實(shí)驗(yàn)?zāi)?/p>

6、夠更加深入的進(jìn)行下去，國際上正在掀起一股前所未有的研究熱電材料和器件的熱潮【】。熱電材料概述熱電材料發(fā)展回顧熱電材料，是一種將熱能與電能直接轉(zhuǎn)換的功能材料。熱電材料具有個(gè)基本的效應(yīng)：效應(yīng)、效應(yīng)和效應(yīng)】。這三個(gè)效應(yīng)奠定了熱電理論的基礎(chǔ)，同時(shí)為熱電材料應(yīng)用確定了方向。早在年，塞貝克（）就在“普魯士科學(xué)院報(bào)”中描述了一個(gè)這樣現(xiàn)象：在彼此接合的不同導(dǎo)體中，由于溫度差的影響，就會(huì)出現(xiàn)自由磁子。主】所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)描述中，可以清楚地看出，他發(fā)現(xiàn)了溫差電流，是在不同導(dǎo)體組成的閉合電路中當(dāng)接觸處具有不同的溫度時(shí)產(chǎn)生的。在塞貝克的發(fā)現(xiàn)之后十二年，年，鐘表匠珀耳帖（）在法國“物理學(xué)和化學(xué)年鑒”上發(fā)表了論文稱他在兩種不

7、同導(dǎo)體的邊界附近（當(dāng)有電流流過時(shí)）所觀察到溫差反常現(xiàn)象，珀耳帖是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象的人，所以，后人將該現(xiàn)象命名為珀耳帖效應(yīng)【引。繼珀耳帖效應(yīng)（效應(yīng)）之后，熱力學(xué)創(chuàng)始人之一湯姆遜（）于年以各種能量的熱力學(xué)分析為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)熱電現(xiàn)象和珀耳帖現(xiàn)象進(jìn)行了熱力學(xué)理論上的分析，不但確定了上述過程之間的關(guān)系，還發(fā)現(xiàn)了第二個(gè)效應(yīng)一湯姆遜效應(yīng)（效應(yīng)）。又過了六十多年后，即年，德國的阿特克希提出了一個(gè)系統(tǒng)的熱電制冷和發(fā)電的理論：好的熱電材料一定要具有較高的賽貝克系數(shù)（系數(shù)），以此來保證有較明顯的溫差，同時(shí)又具有較低的熱導(dǎo)率，使熱量能保持在接頭附近，另外還要求熱阻率比較小，這樣使產(chǎn)生的焦耳熱量小，能量損壞較小。對(duì)于這

8、幾個(gè)方面的要求由一個(gè)稱為熱電優(yōu)值的系數(shù)來描述，它的定義為。其中為材料的溫差電動(dòng)勢率（系數(shù)），為材料的電導(dǎo)率，為熱導(dǎo)率。則被定義為材料的功率因子。不同環(huán)境溫度下材料的值是不同的，所以人們常用熱電系數(shù)與溫度之積，值的大小來描述材料的熱電性能。由于其能量轉(zhuǎn)換效率很低，熱電現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)之后很長一段時(shí)間內(nèi)并未引起人們的興趣，直到本世紀(jì)年代，隨著固體物理學(xué)的發(fā)展，尤其是半導(dǎo)體物理的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體材料的系數(shù)可高于，這才引起人們對(duì)熱電現(xiàn)象的再度重視。年，前蘇聯(lián)的約飛院士提出了半導(dǎo)體熱電的理論，同時(shí)在實(shí)際應(yīng)用方面做了很多工作，年代末期，約飛及其同事從理論和實(shí)驗(yàn)上通過利用半導(dǎo)體固溶體，使減小，并發(fā)現(xiàn)了熱電性能優(yōu)值較高的材料，如、等固溶體，迄今為止，這些仍然是最重要的溫差電材料。年代，人們在熱能和電能相互轉(zhuǎn)化，特別是在電制冷方面的迫切要求，使得熱電材料得到迅速發(fā)展。年代以來，由于氟里昂制冷技術(shù)的發(fā)展，使得熱電材料的的研究遭到冷落，幾乎陷入了停頓的