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第1章 绪论 1

1.1 热电材料研究概述 3

1.1.1 热电学研究简史 5

1.1.2 热电材料研究的最新进展 9

1.2 热电材料及器件的基本原理 14

1.2.1 热电效应 14

1.2.2 热电器件工作原理 16

1.3 方钴矿基热电材料的研究进展 22

1.3.1 方钴矿热电材料的结构与组成 23

1.3.2 方钴矿热电材料性能改善的几种方法 23

1.3.3 高温高压制备热电材料的特点 26

1.4 研究目的和研究内容 28

第2章 热电材料的制备方法及高压制备的基本技术 31

2.1 热电材料的常压制备方法 33

2.1.1 熔铸法 33

2.1.2 粉末冶金法 33

2.1.3 机械合金化法 34

2.1.4 水热合成法 35

2.1.5 真空镀膜法 35

2.2 高压合成技术 36

2.2.1 六面顶液压机简介 36

2.2.2 合成压力的标定 37

2.2.3 合成腔体温度的测量、控制及组装 38

2.3 电阻率的测量方法 41

2.4 Seebeck系数的测量技术 45

2.5 热导率的测量 46

2.6 热电材料的应用 48

2.6.1 温差发电 48

2.6.2 温差电制冷原理 50

2.6.3 太空探测 51

2.6.4 汽车尾气发电 52

2.6.5 热电制冷的应用 53

第3章 PbxCo4Sb11.5Te0.5热电材料的高压制备及热电性能研究 55

3.1 引言 57

3.2 样品的制备与晶体结构表征 58

3.3 室温下PbxCo4Sb11.5Te0.5样品的电学性能研究 60

3.3.1 PbxCo4Sb11.5Te0.5的电阻率与合成压力间的变化关系 60

3.3.2 PbxCo4Sb11.5Te0.5的Seebeck系数与合成压力间的变化关系 62

3.3.3 PbxCo4Sb11.5Te0.5的功率因子与合成压力间的变化关系 63

3.4 Pb的填充量对PbxCo4Sb11.5Te0.5电学性能的影响 64

3.4.1 Pb的填充量对PbxCo4Sb11.5Te0.5电阻率的影响 64

3.4.2 Pb的填充量对PbxCo4Sb11.5Te0.5的Seebeck系数的影响 65

3.4.3 Pb的填充量对PbxCo4Sb11.5Te0.5功率因子的影响 67

3.5 小结 67

第4章 Pb和Ba双填充热电材料PbxBayCo4Sb11.5Te0.5的高温高压制备与热电性能研究 69

4.1 引言 71

4.2 PbxBayCo4Sb11.5Te0.5热电材料的高压合成 72

4.3 1.5 GPa下合成的PbxBayCo4Sb11.5Te0.5的结构与形貌分析 73

4.3.1 高压合成PbxBayCo4Sb11.5Te0.5的结构分析 73

4.3.2 高压合成Ba0.25Pb0.05Co4Sb11.5Te0.5的表面形貌分析 74

4.4 PbxBayCo4Sb11. 5Te0.5的热电性能表征 75

4.4.1 填充量与PbxBayCo4Sb11.5Te0.5电阻率的变化关系 75

4.4.2 填充量与PbxBayCo4Sb11.5Te0.5的Seebeck系数间的变化关系 76

4.4.3 填充量与PbxBayCo4Sb11.5Te0.5功率因子的变化关系 77

4.4.4 填充量与PbxBayCo4Sb11.5Te0.5热导率的变化关系 78

4.4.5 填充量与PbxBayCo4Sb11.5Te0.5的ZT值的变化关系 80

4.5 不同压力下合成的Pb0.05Ba0.23Co4Sb11.5Te0.5的热电性能表征 81

4.5.1 压力对Pb0.05Ba0.25Co4Sb11.5Te0.5电阻率的影响 81

4.5.2 压力对Pb0.05Ba0.25Co4Sb11.5Te0.5 Seebeck系数的影响 82

4.5.3 压力对Pb0.05Ba0.25Co4Sb11. 5Te05功率因子的影响 83

4.5.4 压力对Pb0.05Ba0.25Co4Sb11.5Te0.5热导率的影响 84

4.5.5 压力对Pb0.05Ba0.25Co4Sb11.5Te0.5的ZT值的影响 86

4.6 小结 86

第5章 InxCo4Sb12方钴矿热电材料的高压制备和热电性能研究 89

5.1 引言 91

5.2 In填充型方钴矿化合物的高压合成与结构表征 91

5.2.1 实验过程 91

5.2.2 样品InxCo4Sb12的结构表征 92

5.3 高压合成InxCo4Sb12的热电性能 93

5.3.1 InxCo4Sb12的电阻率测试与分析 93

5.3.2 InxCo4Sb12的Seebeck系数测试与分析 94

5.3.3 InxCo4Sb12的功率因子测试与分析 95

5.3.4 InxCo4Sb12的热导率测试与分析 95

5.3.5 InxCo4Sb12的ZT值测试与分析 97

5.4 小结 98

第6章 InxM0.2Co4Sb12（M＝Ba＋Pb）的高压制备和热电性能研究 99

6.1 引言 101

6.2 InxM0.2Co4Sb12（M＝Ba＋Pb）高温高压的合成 101

6.2.1 InxM0.2Co4Sb12（M＝Ba＋Pb）的结构分析 102

6.2.2 InxM0.2Co4Sb1 2（M＝Ba＋Pb）的电学性能分析 103

6.2.3 InxM0.2Co4Sb12的热学性能分析 106

6.2.4 InxM0.2Co4Sb12的ZT值分析 107

6.3 小结 108

第7章 In填充Ge置换型CoSb3方钴矿热电材料的高压制备和热电性能研究 109

7.1 引言 111

7.2 In0.5Co4Sb12-xGex热电材料的高压合成 111

7.3 2.3 GPa下合成的In0.5Co4Sb12-xGex的性能表征 111

7.3.1 不同浓度的Ge置换样品的XRD衍射图谱 111

7.3.2 In0.5Co4Sb12xGex的电阻率测试分析 112

7.3.3 In0.5Co4Sb12-xGex的Seebeck系数测试分析 113

7.3.4 In0.5Co4Sb12-xGex的功率因子测试分析 114

7.3.5 In0.5Co4Sb12-xGex的热导率测试分析 115

7.3.6 In0.5Co4Sb12-xGex的ZT值与温度变化关系 116

7.4 不同压力下合成的In0.5Co4Sb11Ge的热电性能表征 116

7.4.1 压力对In0.5Co4Sb11Ge样品电阻率的影响 116

7.4.2 压力对In0.5Co4Sb11Ge的Seebeck系数的影响 119

7.4.3 压力对In0.5Co4Sb11Ge样品功率因子的影响 120

7.4.4 压力对In0.5Co4Sb11Ge样品热导率的影响 121

7.4.5 压力对In0.5Co4Sb11Ge样品ZT值的影响 122

7.5 小结 122

第8章 BaxIn0.2-xCo4Sb11.5Te0.5热电材料的高压制备及热电性能研究 125

8.1 BaxIn0.2-xCo4Sb11.5Te0.5热电材料的高压制备 127

8.2 高压合成BaxIn02-xCo4Sb11.5Te0.5热电材料的结构与显微形貌分析 127

8.2.1 高压合成BaxIn0.2-xCo4Sb11.5Te0.5的结构分析 127

8.2.2 高压合成BaxIn0.2-xCo4Sb11.5Te0.5的显微形貌分析 128

8.3 高压合成BaxIn0.2-xCo4Sb11.5Te0.5热电材料的热电性能表征 129

8.3.1 压力对BaxIn0.2-xCo4Sb11.5Te0.5Seebeck系数的影响 129

8.3.2 合成压力对BaxIn0.2-xCo4Sb11.5Te0.5电阻率的影响 130

8.3.3 合成压力对BaxIn.2 -xCo4Sb11.5Te0.5功率因子的影响 131

8.3.4 合成压力对BaxIn0.2-xCo4Sb11.5Te0.5热导率的影响 132

8.3.5 合成压力对BaxIn0.2-xCo4Sb11.5Te0.5Z值的影响 134

8.4 本章小结 135

第9章 结论与展望 137

9.1 结论 139

9.2 展望 142

参考文献 144