热电性能均匀的Cu2Te_碲化铋晶锭制备研究.pdfVIP

西华大学硕士学位论文

摘要

BiTe作为室温附近热电性能最好的热电材料，在半导体制冷行业广泛应用。工业

23

上主要采用定向凝固方法制备BiTe晶锭，制备过程中伴随的溶质分凝现象使制得晶

23

锭轴向和径向成分和性能不均匀，需要去除晶锭头尾两端，降低了晶锭的利用率。针

对该问题，本课题组曾采用循环区域熔炼方法制备了轴向性能均匀的BiTe晶锭，采

23

用胞状晶生长方法制备了径向性能均匀的BiTe晶锭，但晶锭材料的功率因子较低。

23

本文将两种方法结合起来，通过改进掺杂方法，优化了碲化铋晶锭的性能，得到了热

电性能均匀、优异的晶锭。

首先，研究了BiI掺入量对BiTeSe晶锭热电性能的影响。以BiTe、BiSe、

322.70.32323

BiI和Se为原料，采用利用垂直布里奇曼法制备了n型BiTeSe晶锭，确定了最佳

322.70.3

2

性能的晶锭配方，当BiI掺入量为0.10wt.%时，晶锭功率因子可达5.2mW/m/K。

3

其次，调控晶锭固-液界面的形态。在上述晶锭配方基础上，添加CuTe控制固-液

2

界面的形态，使其呈现胞状晶生长方式，得到了富Cu相与BiTeSe交替排列的层

22.70.3

片状复合结构晶锭，扩散退火后得到了成分均匀的晶锭，且当CuTe与BiTeSe的

222.70.3

摩尔比列为3:97时，晶锭的功率因子最高，可达5.2mW/m/K2。

最后，将循环区域熔炼方法、胞状晶生长技术和扩散退火工艺结合起来，制备了

CuTe/BiTeSe合金晶锭。随着循环次数增加，晶锭的热电性能均匀性越来越好，

222.70.3

从而实现了调控晶锭轴向和径向性能均匀性的目的。

关键词：碲化铋；碘掺杂；热电性能优化；循环区域熔炼法；胞状晶生长

I

热电性能均匀的CuTe/碲化铋晶锭制备研究

2

Abstract

BiTe,athermoelectricmaterialwiththebestthermoelectricperformancenearroom

23

temperature,hasawiderangeofapplicationsinthesemiconductorrefrigerationindustry.The

soluteseparationinthepreparationprocessmake