鈦酸鍶基薄膜材料的制備與熱電性能研究.pdf

1、SrTiO3基材料作為目前最有發(fā)展前景的一種n型半導(dǎo)體熱電材料，有望用于高溫環(huán)境（~1000K），而且其無(wú)毒、無(wú)污染、制備成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在制冷及廢熱發(fā)電領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力，備受研究者關(guān)注。SrTiO3本身為絕緣材料，但通過(guò)Sr位或Ti位摻雜可以調(diào)節(jié)載流子濃度，提高SrTiO3基氧化物的電導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)SrTiO3基材料從絕緣體到半導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變。另外，熱電薄膜材料有利于提高熱電材料熱電性能。所以，本文以SrTiO3薄膜為研究對(duì)象，通過(guò)La

2、摻雜及Ag復(fù)合，提高SrTiO3基薄膜的熱電性能。
　　本論文通過(guò)溶膠-凝膠法制備LaxSr1-xTiO3和SrTiO3/xAg薄膜，利用XRD、SEM和AFM等對(duì)薄膜的物相和形貌進(jìn)行表征，研究燒結(jié)溫度、燒結(jié)氣氛及La摻雜量、Ag復(fù)合量對(duì)LaxSr1-xTiO3和SrTiO3/xAg薄膜的表面形貌的影響，并在293K~543K的溫度范圍，研究了薄膜的Seebeck系數(shù)S、電導(dǎo)率σ、功率因子P等熱電性能參數(shù)隨溫度、La摻雜量或Ag復(fù)

3、合量的變化規(guī)律。
　　首先，本論文以乙酸鍶和鈦酸四丁酯為原料，以冰乙酸和乙二醇甲醚為溶劑，制備SrTiO3薄膜。研究不同燒結(jié)溫度、燒結(jié)氣氛對(duì)薄膜的形貌、物相等的影響。然后以相同的工藝條件制備LaxSr1-xTiO3（x=0.05、0.1、0.15、0.2）薄膜，并在N2+H2氣氛中1473K高溫處理60min得到半導(dǎo)化的LaxSr1-xTiO3薄膜。研究結(jié)果表明，薄膜的Seebeck系數(shù)的絕對(duì)值、電導(dǎo)率、功率因子在測(cè)試溫度范圍內(nèi)，

4、隨溫度的升高而逐漸增大，并且，電導(dǎo)率隨著La摻雜量的增加而增大，而Seebeck系數(shù)的絕對(duì)值和功率因子隨著La摻雜量的增加先增大后減小。其中，543K時(shí)，經(jīng)1473K熱處理后的La0.15Sr0.85TiO3薄膜的功率因子最大，可達(dá)4.75×10-7W·m-1·K-2。
　　其次，以硝酸銀、硝酸鍶和鈦酸四丁酯為原料，以水、冰乙酸和乙二醇甲醚為溶劑，制備 SrTiO3/xAg(x=0、0.02、0.05、0.08、0.1)薄膜。研究