1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)
文 献 综 述 1. 选题背景及意义热电材料作为热电器件的核心部分, 它的性能的好坏直接决定器件效率的高低。
近年来纳米技术的迅速发展给热电材料的研究和制备注入了新的活力, 纳米材料的量子效应以及对声子的散射效应有望大幅度提高材料的热电性能, 使其热电优值提高到3 变成可能。
因此, 研究高优值的热电材料将对我国的发展带来深远的影响。
2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
研究内容:1. 通过高温合成Mn3-xSi2Te6(x=0~0.3)单相粉体,再采用放电等离子烧结方法,制备一系列致密多晶陶瓷块体;2. 了解Mn3Si2Te6基热电材料的晶体结构和能带结构与研究进展;3. 理解放电等离子烧结(SPS)温度和压力制度对功能陶瓷结构与性能的影响;4. 理解高温合成原理和方法,结合 XRD 测试分析,优化合成参数制备出单相 Mn3-xSi2Te6粉体;5. 结合相关理论知识与研究成果,着重深入研究 Mn 的含量对晶体结构(如晶胞参数)、显微结构(晶粒大小、取向度、致密度等)及其对热电输运性能的影响及其机理;计算材料的整体性能并进行评价;研究手段:1. 根据前期实验结果,熟悉合成反应原理,以元素粉体为原料,采用真空封装状态下高温合成Mn3-xSi2Te6单相粉体,通过XRD进行物相的定性定量分析,并采用研磨获得其粉体,完成所得熔块和粉体样品XRD测试,进行物相标定和晶体结构分析;2. 采用放电等离子烧结技术,制备出致密度高、成分正确的Mn3-xSi2Te6陶瓷样品;利用SEM、EDX等表征手段,分析样品的显微结构特征(粒度、元素分布及织构度等),结合显微结构分析结果,分析所采用的分散与烧结工艺参数的影响;3. 完成Mn3-xSi2Te6(x=0~0.3)块体在323~873K温度范围的电导率、塞贝克系数、热扩散系数等测定与分析,计算功率因子、晶格热导率、ZT等参数与性能,结合热电材料相关理论,从材料组成和结构角度,进行载流子、声子传输与散射机理分析,运用Pisarenko关系分析载流子有效质量分析,并使用Origin等软件绘制成图。
