功能材料—碲化铋
纳米碲化铋的合成及其性能的研究
宁夏大学硕士学位论文第一章绪论纳米Ｂｉ２Ｔｅ３作为一种良好的中低温半导体材料，应用范围广，备受研究者的关注。
目前已有很多研究者在可控合成低维纳米Ｂｉ２Ｔｅ３方面取得了一些可喜的成果，但进一步改善纳米碲化铋的热电性能，发展温差发电和通电制冷对拓宽其潜在应用前景具有重要的科学研究价值和积极意义。
１．２热电效应热电效应是由温差引起的电效应和由电流引起的可逆热效应的总称。
主要包括三个效应：塞贝克效应、珀耳帖效应和汤姆逊效应。
１．２．１塞贝克效应塞贝克效应（ｓｅｅｂｅｃｋ）是一种热能转化成电能的过程，由德国科学家Ｔ．Ｓｅｅｂｅｃｋ于１９世纪２０年代年提出【６】，当两段材质不同的导体的两端均串联在一起，构成一个封闭回路时，如图１一ｌ所示，若使两个接头１和２维持在不同的温度Ｔ１和Ｔ２（ＴＩ＞Ｔ２），即接口处存在温度差，热端的载流子（电子或空穴）就会向冷端聚集，从而形成一个内电场，并阻碍其进一步扩散，当导体内达到平衡时，导体内部无净电荷的定向移动，这个闭合回路中产生温差电流和温差电动势，即在导体ｂ的开路位置Ｙ和ｚ之间，存在电势差，称ｓｅｅｂｅｃｋ电动势。
ｓｃｃｂｅｃｋ系数定义为：＆＝ａ曲（互一五）（１－２）式中，ｓ。
是ｓｅｅｂｅｃｋ电动势，ｓ。
与结点的温差与材料性质有关，比例常数ａ曲称为材料的ｓｅｅｂｅｃｋ系数【４】，单位为一／Ｋ。
通常若在节点ｌ处（热接头），电流由导体口流进导体ｂ，ａ口６为正，反之为负。
可以看出，ｓｅｅｂｅｃｋ系数的数值大小及正负取决于口与ｂ的性质，而与温差梯度的大小、方向无关翻。
一般认为ｐ．型半导体ｓｅｅｂｅｃｋ系数为正，ｎ．型材料的ｓｅｅｂｅｃｋ系数为负。
导体ａＴ２ｙＺ图１．１塞贝克系数示意图１４】宁夏大学硕士学位论文第一章绪论子键的混合键，Ｂｉ．Ｔｅ（２）ｑ，间是共价键，而ＴｅＯ）．Ｔｅ（２）中之间是范德华力。
Ｔｅ、Ｂｉ原子在ＢｈＴｅ３晶核上的结合主要在ａ、ｂ轴方向发生，沿ｃ轴向的电子迁移率和空穴迁移率率分别是沿平行于ａｂ面（解理面）的ｌ缮和ｌ／３，而沿Ｃ轴方向的晶格热导率是沿平行于解理面方向的２倍【ｌ引，所以单晶材料在平行于解理面方向上具有最大热电优值。
材料科学基础 功能材料—碲化铋
碲化铋是个半导体材料，具有较好的导电性，但导热性较差。 熔点 ：585℃，密度 ：7.642 g/mL，与水反应或与强氧化剂 反应产生轻微爆炸，与水或湿气反应释放有毒易燃气体; 受 热分解有毒碲氧化物烟雾。
Bi2Te 3 是一种天然的层状结构材料，为 三角晶系。 沿 c 轴方向层与层之间以—Te (1) — Bi—Te (2) —Bi—Te (1) —秩序排列 。 一般认为原子层内部成键方式以共价 键为主，其中 Te (1) —Bi 是共价键与 离子键的混合键，Bi—Te (2) 之间是 共价键，而 Te (1) —Te (2) 之间是范 德华力，两个相邻的 Te 原子层间距为 0. 25 nm。Bi 2 Te 3 晶体具有明显的各 向异性，在垂直于晶体 c 轴的晶面(001) 面，主要靠 Te (1) 与Te (1) 原子 间的范德华力结合，作用力微弱，晶体 易解理。
One
溶剂热法
反应简单易于控制，但看不到反应过程
Two 两步液相反应法
产率高，热电优值高
温差发电：利用海水的温差进行发电。海洋不同水层之间的温差很大，一般表
层水温度比深层或底层水高得多。发电原理是，温水流入蒸发室之后，在低压 下海水沸腾变为流动蒸气或丙烷等蒸发气体作为流体，推动透平机旋转，启动 交流电机发电；用过的废蒸气进入冷凝室被海洋深层水冷却凝结，再进行循环。 据估算，海洋温差能一年约能发电15×10^8=15亿千瓦。
热电制冷：利用热电效应的制冷方法，工作时制冷器的一端温度就会降低，而另
一端的温度就会同时上升。值得注意的是，只要改变电流方向，就可以改变热流的 方向，将热量输送到另一端。所以，在一个热电制冷器上就可以同时实现制冷和加 热两种功能。因此，热电制冷器还可以用于精确的温度控制。
碲化铋
低温热电材料碲化铋摘要热电材料利用材料本身的物理效应来实现电热之间的转换，既可以利用塞贝克效应将热能转化为电能，也可以利用帕尔贴效应用于制冷领域。
在常温环境里，碲化铋（）系合金材料是研究最成熟、应用最广泛的一类热电材料，性能比其他材料优异。
进一步提高的热电性能及其微型热电器件的制备技术是目前研究的热点。
本文简要介绍了基半导体合金的基本构成、热电性能和制备方法。
AbstractThermoelectric(TE) materials can realize the directly convention of electricity and thermal by the physical effect of the material, which is either used for power generations grounding on Seebeck coefficient or for cooling by Peltier effect. Bismuth telluride()-based alloys are one of the most widely studied and used thermoelectric materials，whose thermoelectric properties are better than other materials.Currently，much attention has been paid to the improvement of the thermoelectric properties ofand the preparation of its thermoelectric micro-devices. This thesis introduced Bismuth telluride()-based alloys’chemical constitution, thermoelectric properties and manufacturing methods.新能源材料和技术是二十一世纪人类可继续发展不可缺少的重要物质和技术基础之一。
碲化铋热电材料
1、铋系热电材料概述：进入21 世纪以来，随着全球工业化的发展，人类对能源的需求不断增长，在近百年中，工业的消耗主要以化石类能源为主。
人类正在消耗地球50 万年历史中积累的有限能源资源，常规能源已面临枯竭。
全球已探明的石油储量只能用到2020 年，天然气只能延续到2040 年左右，煤炭资源也只能维持2300 年左右。
且这两种化石燃料，在使用时排放大量的CO2、SO2、NO、NO2等有害物质，严重污染了大气环境、导致温室效应和酸雨。
引起全球气候变化，直接影响人类的身体健康和生活质量，严重污染水土资源。
因此，开发新型环保能源替代材料已越来越受到世界各国的重视。
其中发展新型的、环境友好的可再生能源及能源转换技术引起了世界发达国家的高度重视。
热电半导体是采用热电效应将热能和电能进行直接转换的一种无污染的绿色能源产品。
其中温差发电是利用热电材料的Seebeck效应, 将热能直接转化为电能, 不需要机械运动部件, 也不发生化学反应。
热电制冷是利用Peltier效应, 当电流流过热电材料时, 将热能从低温端排向高温端, 不需要压缩机, 也无需氟利昂等致冷剂。
因而这两类热电设备都无振动, 无噪音, 也无磨损, 无泄漏, 体积小, 重量轻, 安全可靠寿命长, 对环境不产生任何污染, 是十分理想的电源和制冷器。
于是美国能源部、日本宇宙航天局等发达国家的相关部门都将热电技术列入中长期能源开发计划, 我国也将热电列入国家重点基础研究发展计划(973)的大规模发展的新能源计划中。
在21世纪全球环境和能源条件恶化、燃料电池又难以进入实际应用的情况下, 热电技术更成为引人注目的研究发展方向。
热电半导体行业在全球来说作为一个新兴行业,每年以超过1倍的速度增长。
目前, 已经商用的热电行业的原料最主要的是Bi2Te3基热电半导体材料。
商业化的B i2Te3基热电半导体材料以炼铜行业的副产物铋、碲、硒等为原料, 按一定的配比和特殊的掺杂经定向生长得到Bi2Te3 基热电半导体晶棒。
碲化铋
低温热电材料碲化铋摘要热电材料利用材料本身的物理效应来实现电热之间的转换，既可以利用塞贝克效应将热能转化为电能，也可以利用帕尔贴效应用于制冷领域。
在常温环境里，碲化铋（）系合金材料是研究最成熟、应用最广泛的一类热电材料，性能比其他材料优异。
进一步提高的热电性能及其微型热电器件的制备技术是目前研究的热点。
本文简要介绍了基半导体合金的基本构成、热电性能和制备方法。
AbstractThermoelectric(TE) materials can realize the directly convention of electricity and thermal by the physical effect of the material, which is either used for power generations grounding on Seebeck coefficient or for cooling by Peltier effect. Bismuth telluride()-based alloys are one of the most widely studied and used thermoelectric materials，whose thermoelectric properties are better than other materials.Currently，much attention has been paid to the improvement of the thermoelectric properties ofand the preparation of its thermoelectric micro-devices. This thesis introduced Bismuth telluride()-based alloys’chemical constitution, thermoelectric properties and manufacturing methods.新能源材料和技术是二十一世纪人类可继续发展不可缺少的重要物质和技术基础之一。
碲化铋电镀方法
碲化铋电镀方法随着现代科技的不断发展，金属材料在各个领域中的应用越来越广泛。
在电子、航空、汽车、医疗等领域中，金属材料都扮演着至关重要的角色。
而在这些领域中，碲化铋材料的应用也越来越受到关注。
碲化铋材料具有很高的光电响应能力、磁光效应和热电性能，因此在红外探测、激光器、光电子学、太阳能电池等领域中得到了广泛的应用。
为了使碲化铋材料的性能更加优良，电镀技术成为了重要的手段之一。
碲化铋电镀是一种通过电化学方法在金属基底上沉积碲化铋薄膜的技术。
该技术可以通过简单的实验室操作来控制薄膜的厚度和形貌，从而使得碲化铋材料的性能得到一定的提升。
下面将详细介绍碲化铋电镀的方法和步骤。
1. 实验设备碲化铋电镀实验需要的设备主要有：（1）电解槽：用于盛放电解液和电极。
（2）电源：用于提供电流。
（3）电极：用于将电流传输到电解液中。
（4）温度计：用于测量电解液温度。
（5）搅拌器：用于搅拌电解液。
（6）数字厚度计：用于测量电镀膜厚度。
（7）超声波清洗器：用于清洗基底表面。
2. 实验步骤（1）基底表面清洗：将待电镀的基底放入超声波清洗器中，在清洗液中清洗5-10分钟，然后用去离子水清洗干净，最后用氮气吹干。
（2）电解液制备：将0.1M的碲酸铋、0.1M的草酸和0.5M的硫酸混合，加入适量的去离子水，调节pH值至2.0左右，然后加入适量的表面活性剂。
（3）电解槽装配：将清洗干净的基底放入电解槽中，然后将电解液倒入电解槽中，电解液的液面应该高于基底表面。
（4）电镀操作：将电极连接到电源上，调节电流密度至5-15 mA/cm，调节电解液温度至50-70℃，并开启搅拌器，开始电镀。
根据需要，可以控制电镀时间和电镀膜厚度。
（5）电镀膜检测：使用数字厚度计测量电镀膜的厚度，如果达到了预期的厚度，就可以结束电镀操作。
3. 实验结果经过上述步骤，可以得到均匀、致密、结晶良好的碲化铋薄膜。
通过X射线衍射分析和扫描电镜观察，可以发现电镀膜的晶粒尺寸和取向可以通过调节电解液成分和电镀条件来控制。
碲化铋粉末固化-概述说明以及解释
碲化铋粉末固化-概述说明以及解释1.引言1.1 概述碲化铋粉末是一种具有特殊性质和广泛应用前景的材料。
它由碲和铋元素组成，具有稳定的化学性质和优异的电学特性。
因此，碲化铋粉末在各个领域具有广泛的用途。
碲化铋粉末固化是指将碲化铋粉末通过一定的方法进行加工和处理，使其具备更高的稳定性和实用性。
固化可以提高碲化铋粉末的机械强度、抗氧化性能和耐热性，从而增加其在实际应用中的可靠性。
本文将探讨碲化铋粉末固化的方法和技术，以及固化后的优势和应用前景。
通过深入研究和分析，我们可以更好地理解碲化铋粉末固化的原理和机制，为该材料的进一步应用提供良好的基础。
在接下来的章节中，我们将详细介绍碲化铋粉末的特性和固化方法。
同时，我们还将探讨固化后的碲化铋粉末在各个行业中的潜在应用，包括电子、光电子、能源领域等。
这些应用领域对碲化铋粉末固化技术的需求越来越高，因为固化可以提高其性能，拓宽其应用范围。
总之，碲化铋粉末固化是一项极具潜力的技术，具有广阔的市场前景和应用价值。
本文旨在深入探讨和研究碲化铋粉末固化的相关内容，为该领域的研究和应用提供有力支持。
相信通过我们的努力，碲化铋粉末固化技术将在不久的将来取得重要的突破和进展。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以是:文章结构部分旨在介绍本文的组织架构，以便读者能够更好地理解文章的内容。
本文将按照以下几个部分展开讨论。
首先，引言部分将会概述本文的研究背景和目的。
在1.1小节中，将简要介绍碲化铋粉末的概念及其在材料科学中的重要性。
在1.2小节，将详细说明本文的结构和各部分的内容安排。
最后，在1.3小节中，将明确本文的目的和意义，为读者提供阅读本文的动力。
其次，正文部分将重点介绍碲化铋粉末的特性和其固化的方法。
在2.1小节，将详细阐述碲化铋粉末的物理化学特性，包括其晶体结构、电学性质和导热性能等方面的特点。
在2.2小节，将介绍碲化铋粉末固化的多种方法，包括传统的热处理方法和新兴的化学固化技术等。
n型碲化铋基热电材料、器件及应用
n型碲化铋基热电材料、器件及应用目录一、内容概括 (2)1. 研究背景及意义 (3)1.1 热电材料的应用前景 (4)1.2 碲化铋基热电材料的现状 (5)1.3 研究n型碲化铋基热电材料的重要性 (6)2. 研究目的和内容 (8)2.1 研究目的 (9)2.2 研究内容 (10)二、n型碲化铋基热电材料的基础理论 (11)1. 热电效应的基本原理 (12)1.1 热电效应的定义 (13)1.2 热电效应的基本原理及物理量 (13)1.3 热电材料的性能参数 (14)2. 碲化铋基热电材料的性质 (16)2.1 碲化铋的晶体结构 (17)2.2 碲化铋的热电性能特点 (18)2.3 n型碲化铋基热电材料的特性分析 (19)三、n型碲化铋基热电材料的制备与性能优化 (21)1. 制备工艺与方法 (22)1.1 原料选择与预处理 (23)1.2 制备工艺流程 (24)1.3 制备过程中的注意事项 (25)2. 性能优化途径 (26)2.1 掺杂优化 (28)2.2 微观结构调控 (29)2.3 复合优化 (30)四、n型碲化铋基热电器件的研究 (31)1. 热电器件的原理与结构 (33)1.1 热电器件的工作原理 (34)1.2 热电器件的结构设计 (35)1.3 热电器件的性能评价指标 (36)2. n型碲化铋基热电器件的制备与性能研究 (37)2.1 制备工艺流程 (38)2.2 器件性能表征与测试方法 (40)2.3 器件性能的优化途径 (40)五、n型碲化铋基热电材料的应用领域分析 (42)一、内容概括本文档聚焦于n型碲化铋基热电材料的研发及其在实际应用中的性能展现。
热电材料因其独特的温电转换能力，能在温差驱动下直接将热能转换为电能，从而在高效清洁能源领域展现了巨大的应用潜力。
n型碲化铋材料因其优异的电导率和热导率而成为目前最引人注目的候选材料之一。
材料合成、微观结构调控及宏观性能优化仍面临诸多挑战。
区熔拉晶生长碲化铋
区熔拉晶生长碲化铋的技术在半导体材料领域中起着重要的作用。
它是一种通过在熔体中降温来生长单晶的方法。
在该过程中，碲化铋晶体由熜面和角滑移来生长，从而实现了高质量的单晶生长。
本文将从简介、原理、应用以及个人观点等方面探讨区熔拉晶生长碲化铋技术。
简介区熔拉晶生长碲化铋是一种先进的半导体材料生长技术。
它是在熔体生长方法中的一种，通过在制备过程中逐渐降低温度来生长高质量的单晶。
该技术已在半导体材料领域被广泛应用，特别是在红外光电探测器和太阳能电池等领域。
原理区熔拉晶生长碲化铋的原理基于熜面和角滑移。
在制备过程中，碲化铋晶体在熔体中逐渐生长。
一开始，熔体温度高于晶体生长温度，晶体表面无可能发生熔化。
随着温度降低，晶体与熔体之间的温度差减小，晶体表面开始接触到熔体，熔体在晶体表面生长，从而实现了晶体的生长。
在此过程中，碲化铋晶体的生长是通过熜面和角滑移来进行的。
熜面是指晶体与熔体之间的过渡层，通过熔体在晶体表面的扩散，晶体上的原子从熔体中吸收，并在晶体内部重新排列形成晶格。
而角滑移是指晶体内部的原子通过晶格位错的滑移运动来调整晶体的形状和尺寸，从而实现晶体的生长。
应用区熔拉晶生长碲化铋技术在红外光电探测器和太阳能电池等领域具有广泛的应用。
在红外光电探测器领域，碲化铋是一种优秀的红外探测材料，具有高灵敏度、宽波长范围和优秀的光电特性。
通过区熔拉晶生长碲化铋技术，可以生长出高质量的单晶碲化铋，从而提高红外探测器的性能和灵敏度。
在太阳能电池领域，碲化铋也是一种重要的材料。
通过区熔拉晶生长碲化铋技术，可以实现高质量、大尺寸的碲化铋单晶的生长，从而提高太阳能电池的能量转换效率和稳定性。
碲化铋材料具有优良的光电特性，可用于制备高效的太阳能电池。
个人观点我个人认为，区熔拉晶生长碲化铋技术是一种十分重要且有潜力的材料生长技术。
它可以实现高质量、大尺寸的碲化铋单晶生长，从而在半导体材料领域中广泛应用。
碲化铋材料具有优良的光电特性，可应用于红外光电探测器和太阳能电池等领域。
碲化铋pn结 -回复
碲化铋pn结-回复中括号内的主题是“碲化铋pn结”。
在这篇文章中，我将详细介绍碲化铋pn结的定义、结构、制备方法以及其在电子器件领域中的应用等方面内容。
第一部分：碲化铋pn结的定义和结构（约200-300字）首先，我们来介绍一下碲化铋pn结的定义和结构。
碲化铋pn结是由碲化铋（Bi2Te3）这一半导体材料制成的电子器件。
它由一对不同掺杂的碲化铋半导体材料构成，其中一侧被n型掺杂，另一侧被p型掺杂。
这种结构使得碲化铋pn结在电子器件中可以具有整流、发光、光电等特性。
第二部分：碲化铋pn结的制备方法（约400-500字）接下来，我们将介绍碲化铋pn结的制备方法。
通常，碲化铋pn结可以通过几个步骤制备而成。
首先，制备碲化铋薄膜。
这一步骤通常采用物理气相沉积（PVD）或化学气相沉积（CVD）等方法，在基底材料上沉积碲化铋薄膜。
其次，对碲化铋薄膜进行掺杂。
掺杂是为了在薄膜中引入额外的电子或空穴，从而形成n型或p型碲化铋材料。
通常，n型材料会采用掺杂剂如碲或硅，在较高温度下进行扩散或离子注入；而p型材料则会采用其他掺杂剂如锡或铊等。
最后，通过制备n型和p型碲化铋薄膜，将它们堆叠在一起，并形成pn 结。
这可以通过将碲化铋薄膜切割成所需的形状，并适当组装在一起来实现。
第三部分：碲化铋pn结的应用（约700-900字）现在，我们将讨论碲化铋pn结在电子器件领域中的应用。
由于碲化铋pn 结具有一系列优异的电子和光学性能，它在各类电子器件中有着广泛的应用。
首先，碲化铋pn结可应用于高效率的光电器件。
由于碲化铋薄膜在可见光谱范围内具有较高的吸收能力，碲化铋pn结可以用于制备高效率的光电探测器和太阳能电池。
此外，通过改变碲化铋薄膜的厚度和掺杂浓度，还可以调节光电器件的光谱响应范围。
其次，碲化铋pn结还可应用于高速电子器件。
由于碲化铋pn结在电场作用下快速响应，其在高速开关和场效应晶体管等器件中有广泛应用。
此外，碲化铋的导电性能优异，使得碲化铋pn结可以用于制备高频率的射频器件。
碲化铋的塞贝克系数
碲化铋的塞贝克系数稿子一嘿，亲爱的朋友们！今天咱们来聊聊碲化铋的塞贝克系数这个有点神秘但又超级有趣的话题。
你知道吗，碲化铋这小家伙可不得了。
说起它的塞贝克系数，那可是它的一个重要特性呢！塞贝克系数就像是碲化铋的一个独特“标签”，能告诉我们好多关于它的秘密。
想象一下，碲化铋就像一个藏着宝藏的小盒子，而塞贝克系数就是打开这个盒子的钥匙。
这个系数能决定碲化铋在能量转换方面的表现，比如说在温差发电中，它可起着关键作用。
而且哦，不同条件下，碲化铋的塞贝克系数还会发生变化呢！温度啦、压力啦，都能影响它。
这就好像它的心情会随着环境的变化而改变一样，是不是很神奇？科学家们为了研究清楚这个系数，那可是费了不少心思。
他们在实验室里埋头苦干，一点点地探索，就为了能更好地利用碲化铋的这个特性。
说不定在未来的某一天，因为对碲化铋塞贝克系数的深入了解，我们的生活会发生巨大的变化。
比如，我们的电子设备能更省电，或者能有更高效的能源收集方式。
想想都觉得超酷的，对吧？好啦，今天关于碲化铋的塞贝克系数就先聊到这儿，期待以后能有更多有趣的发现！稿子二嗨呀，朋友们！咱们又见面啦，今天来唠唠碲化铋的塞贝克系数。
哎呀，说起碲化铋的塞贝克系数，这可真是个让人好奇的玩意儿。
你看哈，它不是那种一眼就能看透的东西。
它就像碲化铋的一个隐藏技能，一般人还真不太容易搞明白。
但一旦你深入了解，就会发现它超级有趣。
比如说，当温度有变化的时候，这个塞贝克系数也会跟着“跳舞”。
有时候它跳得欢快，数值就大一些；有时候它又变得安静，数值就小一些。
是不是感觉像个调皮的小精灵？而且这个系数对于碲化铋在各种应用中的表现影响可大了。
要是能把它拿捏得准准的，那就能让碲化铋发挥出更大的作用。
想象一下，如果我们能把碲化铋的塞贝克系数运用得炉火纯青，那能源领域说不定会迎来一场大革命呢！什么更高效的发电装置啦，更节能的设备啦，都有可能实现。
科研人员们为了搞清楚它，那可是日夜钻研，做了无数次的实验。
功能材料—碲化铋
可由“热电优 值”(Figure of merit) 描述，
其定义为：Z=α2σκ， （α和σ分别为塞贝 克系数和电导率，κ 为热导率）
对所有当时已知的半导体，半金属和许多合金 的热电性能都进行了研究，发现室温下最好的 热电材料是Bi2Te3及其固溶体合金，它的无量 纲ZT值（T为绝对温度）约为1，用其制成的制 冷器件的效率大约只有家用氟利昂压缩机制冷 效率的三分之一，这使得热电材料的研究转入 低潮有三十多年。
Z:
•当前商业化应用的热电材料ZT值的优化 •在室温条件下ZT值最大的是半 提高早在上个世纪六十年代就达到了一 导体合金 个极限，使得热电材料的研究转入了一 个低潮，在随后三十多年的时间内热电 Bi0.5Sb1.5Te2.79Se0.21,它的ZT 材料ZT值基本没有提高。 值在300K的条件下在1.0左右 •在上个世纪九十年代初，随着材料的生 •在高温条件下ZT值最大的是 长和制备技术的发展，人们提出了新的 提高热电材料ZT值的理论方法，使得热 Si0.8Ge0.2半导体合金，在 电材料的研究迎来了新一轮热潮。
铋
性脆，导电和导热
碲
有十分良好的传热和导
性都较差的银白色 金属
电本领的非金属
生成Bi2Te3，并且产生很多神 奇的性能。
碲化铋是一种灰色的粉末，分子式为Bi2Te3。
碲化铋具有较好的导电性，但导热性较差。是个半导
体材料。
Bi2Te3化合物及其固溶体合金是研究最早也是最成熟的热电 材料之一。现在已经被广泛的应用于我们生活的各个角落。
•这几个性质的要求
的理论，同时在实际应用方面做了很多工作， 到了50年代末期，Ioffe及其同事从理论和实验 上证明利用两种以上的半导体形成固溶体，可 使κσ减小，并发现了热电性能较高的制冷和发 电材料，如Bi2Te3、PbTe、SiGe等固溶体合金， 展示了通过新材料的研究开发实现热电性能提 高的前景。
碲化铋热电材料
1、铋系热电材料概述：进入21 世纪以来，随着全球工业化的发展，人类对能源的需求不断增长，在近百年中，工业的消耗主要以化石类能源为主。
人类正在消耗地球50 万年历史中积累的有限能源资源，常规能源已面临枯竭。
全球已探明的石油储量只能用到2020 年，天然气只能延续到2040 年左右，煤炭资源也只能维持2300 年左右。
且这两种化石燃料，在使用时排放大量的CO2、SO2、NO、NO2等有害物质，严重污染了大气环境、导致温室效应和酸雨。
引起全球气候变化，直接影响人类的身体健康和生活质量，严重污染水土资源。
因此，开发新型环保能源替代材料已越来越受到世界各国的重视。
其中发展新型的、环境友好的可再生能源及能源转换技术引起了世界发达国家的高度重视。
热电半导体是采用热电效应将热能和电能进行直接转换的一种无污染的绿色能源产品。
其中温差发电是利用热电材料的Seebeck效应, 将热能直接转化为电能, 不需要机械运动部件, 也不发生化学反应。
热电制冷是利用Peltier效应, 当电流流过热电材料时, 将热能从低温端排向高温端, 不需要压缩机, 也无需氟利昂等致冷剂。
因而这两类热电设备都无振动, 无噪音, 也无磨损, 无泄漏, 体积小, 重量轻, 安全可靠寿命长, 对环境不产生任何污染, 是十分理想的电源和制冷器。
于是美国能源部、日本宇宙航天局等发达国家的相关部门都将热电技术列入中长期能源开发计划, 我国也将热电列入国家重点基础研究发展计划(973)的大规模发展的新能源计划中。
在21世纪全球环境和能源条件恶化、燃料电池又难以进入实际应用的情况下, 热电技术更成为引人注目的研究发展方向。
热电半导体行业在全球来说作为一个新兴行业,每年以超过1倍的速度增长。
目前, 已经商用的热电行业的原料最主要的是Bi2Te3基热电半导体材料。
商业化的B i2Te3基热电半导体材料以炼铜行业的副产物铋、碲、硒等为原料, 按一定的配比和特殊的掺杂经定向生长得到Bi2Te3 基热电半导体晶棒。
碲化铋 制备温度 马弗炉
碲化铋制备温度马弗炉碲化铋（bismuth telluride）是一种重要的热电材料，具有优异的热电性能。
它在热电转换领域有着广泛的应用，例如热电发电、温差发电、冷却等。
碲化铋的制备过程中，制备温度是一个关键参数，对其性能和结构有着重要影响。
马弗炉（Muffle Furnace）是一种常用的碲化铋制备设备。
本文将详细探讨碲化铋制备温度以及马弗炉在该过程中的作用和影响。
一、碲化铋的制备温度探讨1. 制备温度的选择和影响因素制备温度是影响碲化铋性能和结构的重要参数之一。
合理选择制备温度可以调控碲化铋的晶粒尺寸、晶体结构以及热电性能等关键特性。
选择合适的制备温度可以实现对碲化铋的定向生长和织构控制，从而提高其热电性能。
制备温度的选择涉及多个因素，包括材料的熔点、晶粒生长速率、蒸汽压等。
较高的制备温度可以促进晶粒的生长，但同时也可能引起晶粒的烧结和粗化，降低热电性能。
制备温度需要在充分考虑这些因素的基础上加以选择。
2. 温度对碲化铋性能的影响制备温度对碲化铋的性能有着显著影响。
较高的温度可以提高碲化铋的载流子浓度和迁移率，改善其导电性能。
高温制备还可以提高晶体的长程有序性，减小晶界及缺陷密度，提高材料的热电性能。
尽管高温制备可以带来上述优点，但同时也会造成碲化铋的晶体粗化和烧结现象。
晶体粗化会导致晶体尺寸增大，晶界区域减小，从而降低材料的迁移率和热导率，影响其热电性能。
3. 制备温度的优化和控制为了获得较好的热电性能，制备温度需要进行优化和控制。
可以通过实验和模拟等方法来研究不同温度下的碲化铋性能和结构变化规律。
通过调节制备温度和工艺参数，可以实现对碲化铋晶体生长、晶粒尺寸和晶界控制的精确调控。
二、马弗炉在碲化铋制备过程中的作用马弗炉是一种常用的碲化铋制备设备，其在制备过程中起到关键的作用。
以下是马弗炉在碲化铋制备中的主要作用：1. 温度控制：马弗炉可以提供稳定且可调控的制备温度，确保碲化铋的制备过程能在理想的温度条件下进行。
碲-碲化铋复合纳米结构生长的理论研究的开题报告
碲-碲化铋复合纳米结构生长的理论研究的开题报告一、选题背景碲化铋 (Bi2Te3) 是一种典型的热电材料，具有良好的热电性能，广泛应用于制造热电冷却器、热电热力学发电机等器件。
然而，单纯的Bi2Te3 的热电性能受到其低维结构的制约，常常表现出低的 ZT 值。
为了提高 Bi2Te3 的热电性能，需要采用各种不同的方法进行改进。
一种有效的方法是将 Bi2Te3 与其他材料进行复合，制备出具有优异热电性能的复合材料。
目前，直接将碲 (Te) 与碲化铋 (Bi2Te3) 复合形成碲-碲化铋 (Te-Bi2Te3) 复合纳米结构是一种较为有效的方法。
二、研究目的本文的目的是应用理论模拟方法探究碲-碲化铋复合纳米结构的制备和生长机制，以便更好地理解和控制其结构和性质。
三、研究内容1. 碲-碲化铋复合纳米结构制备的常见方法以及发展历程的回顾；2. 基于第一性原理方法，对碲-碲化铋复合纳米结构的稳定性和生长机制进行模拟研究；3. 分析不同生长条件对碲-碲化铋复合纳米结构的形貌和结构的影响；4. 研究不同形貌和尺寸的碲-碲化铋复合纳米结构的热电性能特性。
四、预期成果1. 提出一个可靠的碲-碲化铋复合纳米结构制备和生长机制的理论模型；2. 理论分析得出碲-碲化铋复合纳米结构的热电性能特性；3. 对碲-碲化铋复合纳米结构的热电性能调控提供参考；4. 提供一种理论指导思路，以将其应用于热电材料的制备方面。
五、研究方法1. 基于第一性原理方法，使用密度泛函理论计算其电子结构和能带结构；2. 基于模型模拟，设计不同形貌和尺寸的碲-碲化铋复合纳米结构；3. 使用分子动力学模拟对碲-碲化铋复合纳米结构在不同生长条件下的稳定性和形貌进行研究；4. 基于热电性能理论，计算和分析不同形貌和尺寸的碲-碲化铋复合纳米结构的热电性能特性。
六、进度安排1. 第1-3个月：文献调研，研究相关的物理化学知识；2. 第4-6个月：学习第一性原理计算理论，进行模拟研究；3. 第7-9个月：基于模型模拟设计不同形貌和尺寸的碲-碲化铋复合纳米结构，并进行分子动力学模拟研究；4. 第10-12个月：基于热电性能理论，计算和分析不同形貌和尺寸的碲-碲化铋复合纳米结构的热电性能特性；5. 第13-15个月：总结和归纳研究成果，撰写开题报告和学术论文。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
感谢下载
10
目前对碲化铋基热电材料的研究
感谢下载
9
热电制冷 器的研究
• 较好的温差电材 料应有较小的热 导率，使得能量 能保持在接头附 近，还要求电阻 较小，使产生的 焦耳热小。
• 这几个性质的要 求可由“热电优 值”(Figure of merit)描述，
其定义为： Z=α2σκ，（α和σ 分别为塞贝克系 数和电导率，κ为 热导率）
1949年，苏联的Ioffe院士提出了半导体温差电 的理论，同时在实际应用方面做了很多工作， 到了50年代末期，Ioffe及其同事从理论和实验 上证明利用两种以上的半导体形成固溶体，可 使κσ减小，并发现了热电性能较高的制冷和发 电材料，如Bi2Te3、PbTe、SiGe等固溶体合金， 展示了通过新材料的研究开发实现热电性能提 高的前景。
材料的塞贝克效应的大小，用温差电动势率α表示。 材料相对于某参考材料的温差电动势率为
由两种不同材料p、n所组成的电偶，它们的温差电动
势α pn等于α p与α n之差，即
感谢下载
7
帕尔帖效应（第二热电效应）
•因电此流流，过半两导种不体同电导子体的制冷的18效37果年就，俄主国要物取理决学于家 电势界量这荷差面，就载。时 或 是体纯，向帕将外尔运金从界帖动属外放效的的界出应吸热。两 导收量种 热热。材 导料 电楞流的 性的次能 能方（极 好向L差，e决n，但z定）即制了发热冷是现吸电效，收电 率电•经物体电处势低过理中荷于，（解 运 载 不多可不释动体同次：形在的以到试电成不能成1%荷电同级验功载流的，），体。材当的。科在由料它用半导于中从学来导家做体发还（流系小材现是制的数型料：产冷大成的具P生）小为型热有热 量 成 “半电极量 的 正 帕导制高， 多 比 尔体冷发 少 ， 贴的热 与 比 系器热电 例 数。”
铋
• 导电导热性差；
• 由液态到固态时体积增大。铋在 红热时与空气作用；铋可直接与
硫、卤素化合；不溶于非氧化性
酸，溶于硝酸、热浓硫酸。铋可
制低熔点合金，用于自动关闭器
或活字合金中；碳酸氧铋和硝酸
自然态的铋
氧铋用作药物；氧化铋用于玻璃、 陶瓷工业中。
感谢下载
3
当碲和铋相化合时
铋
性脆，导电和导 热性都较差的银 白色金属
碲
有十分良好的传热和导 电本领的非金属
生成Bi2Te3，并且产生很多神
奇的性能。
感谢下载
4
碲化铋——简介
碲化铋是一种灰色的粉末，分子式为Bi2Te3。
碲化铋具有较好的导电性，但导热性较差。是个半导 体材料。
那么什么是 碲化铋最主要的应用是 作为一种热电材料
热电材料呢？ Bi2Te3化合物及其固溶体合金是研究最早也是最成熟的热电
5、 半导体制冷片的反向使用就是温差发电 6、 半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小， 但用并联的方法组合成电堆，功率就可以做的很 大
7、 半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负 温度130℃都可以实现。
热电
制冷器
半导体制冷片 （TE）也叫 热电制冷片， 是一种热泵， 它的优点是没 有滑动部件， 并且可以很方 便的在制冷制 热之间转换。 应用在一些空 间受到限制， 可靠性要求高， 无制冷剂污染 的场合。
（高B能i2级Te向3低-S能b2级-运Te动3）时，和N型帕半尔导帖体系（数πB：i2Te3B点i便反动2处-释，时S表e放 从 ，3现出低从）多能外出的余级界明的向吸热显能高收电量能能的势；级量制。相运差冷最效大式果，中。应πI=—d用—Q中/流Id能经T 够导体在的接电
能量在两材料的交界面处 流，单位为A。
主要用来添加到钢材中以增加延性，电镀
液中的光亮剂、石油裂化的催化剂、玻璃
着色材料，以及添加到铅中增加它的强度
碲
和耐蚀性。
它是一种非金属元素，可它却有十分良好 的传热和导电本领。碲和它的化合物是一 种半导体材料。
感谢下载
2
铋为有银白色光泽的金属，质脆易粉碎；熔 点271.3°C，沸点1560°C，密度9.8克/厘米 3；
功能材料—碲化铋 Bi2Te3
组员：杨志翔，汪可，陈俊
感谢下载
1
在一般状况下有两种同素异形体，一种是 晶体的碲，具有金属光泽，银白色，性脆，
是与锑相似的；另一种是无定形粉末状， 呈暗灰色。密度中等（6.240 g/cm3）， 熔、沸点较低（449.6 ℃、989.9 ℃)。
碲
碲在空气中燃烧带有蓝色火焰，生成二氧 化碲；可与卤素反应，但不与硫、硒反应。 溶于硫酸、硝酸、氢氧化钾和氰化钾溶液。
这就是热电制冷的依据。
差电制冷，或半导
体制冷，它是利用
塞贝克（Seeback）效应（第一 热电效应）
帕尔帖效应（第二热电效应）
热电效应（即帕米 尔效应）的一种制 冷方法。
汤姆逊效应（第三热电效应）
Hale Waihona Puke 感谢下载6塞贝克（Seeback）效应（第一热电效 应）
塞贝克（Seeback）效应，它是指由于两种不同电导体 或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热 电现象。
以热的形式吸收或放出。 T感—谢下载—结点处的温度
8
优点
1、 不需要任何制冷剂，没有污染源没有旋转部件， 工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。
2、 既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高， 但制热效率很高，永远大于1。 3、通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控 制
4、 热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端 散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟， 制冷片就能达到最大温差。
材料之一。现在已经被广泛的应用于我们生活的各个角落。
感谢下载
5
1834年法国物理学家帕尔帖在铜丝 的两头各接一根铋丝，在将两根铋
热电现象
丝分别接到直流电源的正负极上，
通电后，发现一个接头变热，另一
个接头变冷。这说明两种不同材料
组成的电回路在有直流电通过时，
两个接头处分别发生了吸放热现象。 热电制冷又称作温
在50年代至60年代的热电材料研究热潮期间，
对所有当时已知的半导体，半金属和许多合金
的热电性能都进行了研究，发现室温下最好的
热电材料是Bi2Te3及其固溶体合金，它的无量
纲ZT值（T为绝对温度）约为1，用其制成的制
冷器件的效率大约只有家用氟利昂压缩机制冷
效率的三分之一，这使得热电材料的研究转入
低潮有三十多年。