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http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/50069
標題: | 單晶硒化錫的熱電性質之探討 Thermoelectric Properties of SnSe1+x (x=0~0.01) Single Crystals |
作者: | Yu-Hsuan Chen 陳俞亘 |
指導教授: | 郭光宇(Guang-Yu Guo) |
關鍵字: | 熱電材料,硒化錫,單晶材料,熱電優值, thermoelectric material,Tin selenide,single crystal,figure of merit (ZT), |
出版年 : | 2016 |
學位: | 碩士 |
摘要: | 近來硒化錫(Tin selenide, SnSe)被報導在中溫區具有一熱電優值係數為2.6的極佳熱電表現,引發相當的關注。其具有非常低的熱傳導率以及適當的載子傳輸性質。硒與錫元素皆是地球殼中豐富的元素,且硒化錫是對人無毒且對環境無害的化合物,相較於其他高性能熱電材料(一般由稀少元素/貴金屬組成),具有非常大商業化的潛力。硒化錫本身為非常穩定的層狀結構,表現出極低的熱傳導率以及良好的導電性。為了更深入探討其本質特性,本論文以垂直式布裡茲曼法(Vertical Bridgman method)成長硒化錫單晶SnSe1+x (x=0~0.01)。利用X-ray繞射(XRD)與電子探針顯微分析儀(EPMA)來分析材料的晶體結構與鑑定材料的組成;利用掃描穿隧式顯微鏡(STM)來分析原子表面排列與樣貌與其態密度的分佈;利用差式掃描儀(DSC)觀察到硒化錫在800 K有一結構相變,其晶格對稱性由Pnma相轉變成Cmcm。將晶體的三個軸向利用三環繞射儀確認之後,將樣品沿著三個軸向切出,接著量測300 K至930 K之間的席貝克係數、電阻率和熱傳導率,並計算其功率因數與熱電優值係數。我們發現硒化錫(x=0)沿著b與c方向在850 K附近皆具有一個功率因數極值為0.8 mW/mK2;而沿著b方向在850 K具有一熱電優值極值為1.0。接著我們利用增加單晶中硒的比例來產生錫空缺(改變費米能階位置),藉此調控並增加其載子濃度,並增加導電度。我們發現的當硒的比例增加,300~900 K的功率因數整體變大,尤其在室溫部分功率因數增加超過兩倍。這主要是因為費米能階接近價帶或進入價帶的結果。功率因數的提升對熱電優質造成顯著的貢獻,x=0.005(c軸)在800 K附近,熱電優值約為1.15。 |
URI: | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/50069 |
DOI: | 10.6342/NTU201602047 |
全文授權: | 有償授權 |
顯示於系所單位: | 應用物理研究所 |
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