掺杂与制备方法对氧化锌热电性能的影响

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1、中国科学院大学UniversitvofChiileseAcademvofSciences硕士学位论文掺杂与制备方法对氧化锌热电性能的影响作者姓名指导教师学位类别：学科专业：培养单位：王宁宁辛红星副研究员中科院合肥物质科学研究院硕士材料物理与化学合肥物质科学研究院2013年5月By【NingNingWangJADissertationSubmittedtOUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofMaterialsphysicsandchemi

2、stryInstituteofSolidStatePhysics，ChineseAcademyofScience230031，Postbox1129，Hefei，Anhui，PRchinaMay,2013学位论文原创性声明郑重声明：本人呈交的学位论文《掺杂与制各方法对氧化锌热电性能的影响》，是在导师的指导下，进行研究工作取得的成果。论文中所有数据、图片资料均真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有的著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位，本学位论文原创性声明

3、的法律责任由本人承担。本人签名；王要3日期；卫B：』：36致谢光阴似箭，岁月如梭，转眼间，已在美丽的科学岛学习生活了两年。本论文是在导师辛红星副研究员的悉心指导下完成。辛老师渊博的学识、深邃的思想、敏锐而开放的思维方式令我钦佩；导师严谨求实的治学态度、刻苦勤奋的工作作风、勇于创新和忘我工作的科研精神，善良正直诚恳的为人，为我树立了一个优秀科研工作者的榜样，也是我学习的楷模。辛老师在学习、生活中的鼓励、教诲和支持将使我受益终生，是我一生中的宝贵财富。我衷心感谢辛老师三年来在工作、学习、生活等各方面给予的极大关怀，精心指导和无私帮助。在这里特别感谢秦晓英研究员、孙玉平研究员、韩福生研究员、

4、王玉琦研究员、水嘉鹏研究员、高昌俊实验师、朱晓光高级工程师、孔明光研究员、刘玲工程师、陈莉研究员等各方面的帮助。特别感谢王玉琦研究员课题小组在霍尔系数测试方面给予的支持和帮助．衷心感谢研究生部吴海信老师、李家明老师、李贵明老师和张艳丽老师三年来在政治、思想、业务、学习、生活等方面给予的众多关心和帮助。同时也感谢研究生部的叶海燕老师以及其他老师的热心帮助。我要特别的感谢李地副研究员给我的帮助和指导，在论文的完成过程中还得到了本课题组张建、宋春军、孙瑞瑞、王晴晴、刘永飞、王玲、邹天华和李向军等人的热心帮助。另外感谢在样品测试中蒋卫斌副研究员、孙庆星师兄、刘瑞师兄等给予的帮助和支持。感谢刁千

5、顺、夏艳萍、蒋燕等10级所有同学对我生活和学习等各方面的支持与帮助。同时感谢我的父母以及其它亲人朋友的默默支持和鼓励，谢谢你们的无私奉献!王宁宁2013年5月1日摘要本论文通过固相烧结技术和放电等离子体烧结技术成功制备了掺杂ZnO基热电材料并研究了其热、电输运性能及其内耗行为。主要结果包括：(1)采用固相烧结技术制备Znl-xAl。O(0．001_

6、达到最大值为9．1×104W／m-1K～。(2)采用固相烧结技术制备了Zn。Nbl-xO(O鱼≤∞．02)多晶热电材料。研究发现其品格常数a和c随着掺杂量的增加而减小。随着掺杂量的进一步增加其电导率反而降低。掺杂使得ZnO热导率得到大幅的降低。这是由于掺杂增强了晶格散射，降低声子热导率从而降低了热导率。(3)采用传统的固相烧结技术成功的制备了Al和Nb共掺杂的ZnO基热电材料。掺杂后的样品电阻率、赛贝克系数绝对值和热导率降低，由于功率因子的明显增加，Zno．985AIoolNbo0050样品的zT值在1000K为O．13。(4)采用放电等离子体烧结技术成功的制备了多晶Znl．xNb。O

7、(x=O．005，0．01和0．02)高温氧化物热电材料。晶粒大小和迁移率随着掺杂浓度的增加而减小。同时研究了样品室温300K到1000K的热电性能：掺杂Nb后其电导率有了大幅度的提高，样品的塞贝克系数绝对值下降，同时掺杂降低了样品热导率。样品zn0995Nbo0050在1000K获得了最大的zT值O．10。(5)采用放电等离子体烧结技术成功制备了多晶Znl-x．yAIxNb。O(0<盟50．03，0_y50．02)高温氧化物热电材料。结果表明