鉍銅硒氧基薄膜的制備及其熱電性能研究

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1、密級(jí)：學(xué)校代碼：10075分類號(hào)：學(xué)號(hào)：20130960理學(xué)碩士學(xué)位論文鉍銅硒氧基薄膜的制備及其熱電性能研究學(xué)位申請(qǐng)人：吳曉琳指導(dǎo)教師：王江龍教授王淑芳教授學(xué)位類別：理學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)：凝聚態(tài)物理授予單位：河北大學(xué)答辯日期：二○一六年六月ClassifiedIndex:CODE:10075U.D.CNO:20130960ADissertationfortheDegreeofM.ScienceThefabricationofBiCuSeO-basedthinfilmsandtheirthermoele

2、ctricpropertiesCandidate:WuXiaolinSupervisor:Prof.WangJiang-LongProf.WangShu-FangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofScienceSpecialty:CondensedMatterPhysicsUniversity:HebeiUniversityDateofOralExamination:June,2016■ｎＩ河北大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，

3、是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了義中特別加｛＾＾示注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的研究成果，也不包含為獲得河北大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)所使用過(guò)的材料一。與我同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了致謝。名Ｔ作者簽名：：年月ｊ日日期學(xué)位論文使用授權(quán)聲明目本人完全了解河北大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，Ｐ：學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部口或訴構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱

4、和借閱。學(xué)?？膳P公布論文的全部或部分內(nèi)容，可１＾＾采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本學(xué)位論文屬于１、保密□，在。年月日解密后適用本授權(quán)聲明／２、不保密Ｖ。。＂（請(qǐng)?jiān)谂P上相應(yīng)方格內(nèi)打Ｖ）Ｉ．ＩＩ?。崳姳Ｗo(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明本人為申請(qǐng)河北大學(xué)學(xué)位所提交的題目為（）的學(xué)位論文，是我個(gè)人在導(dǎo)師（心江）指導(dǎo)并與導(dǎo)師合作下取得的ｋ究成果，研究工作及取得的研究成果是在河北大學(xué)所提供的硏究經(jīng)費(fèi)；及導(dǎo)師的研究經(jīng)費(fèi)資助下完成的。本人完全了解并嚴(yán)格遵守中華人民

5、共和國(guó)為保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)所制定的各項(xiàng)法律、行政法規(guī)?。藜昂颖贝髮W(xué)的相關(guān)規(guī)定。本人聲明如下：本論文的成果歸河北大學(xué)所有，未經(jīng)征得指導(dǎo)教師和河北大學(xué)的書(shū)面同意和授權(quán)，本人保證不ｙｘ任何形式公開(kāi)和傳播科研成果和科研工作內(nèi)容。如果違反本聲明，本人愿意承獻(xiàn)擔(dān)相應(yīng)法律責(zé)任。聲明人：細(xì)曰期：ＩｄＩ（年月Ｊ日作者簽名：日期：年＾月ｙ日導(dǎo)師簽名：１巧龍＿日期：ｈｉ．ｌｉ年＿《月ｒ日摘要摘要硫?qū)傺趸镢G銅硒氧（BiCuSeO）是一種層狀結(jié)構(gòu)的p型半導(dǎo)體材料，具有極低的本征

6、熱導(dǎo)率，在中高溫?zé)犭婎I(lǐng)域有重要應(yīng)用前景。目前國(guó)際上對(duì)BiCuSeO基材料熱電性能的研究幾乎全部集中在三維多晶塊體上，對(duì)二維取向薄膜的研究非常少。相比于三維多晶塊體材料，二維薄膜更易實(shí)現(xiàn)熱電器件的集成化，在微區(qū)熱電發(fā)電及制冷領(lǐng)域具有體材料無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)。此外，二維薄膜更易實(shí)現(xiàn)c軸取向生長(zhǎng)，可以利用BiCuSeO基材料電熱輸運(yùn)各向異性的特點(diǎn)大幅優(yōu)化其熱電性能。本論文采用脈沖激光沉積技術(shù)在單晶襯底上制備了c軸取向的BiCuSeO基薄膜，研究了制備工藝條件和元素?fù)诫s對(duì)BiCuSeO薄膜晶體結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)和

7、熱電性能的影響，主要結(jié)論如下：1、利用脈沖激光沉積技術(shù)在SrTiO3(001)單晶襯底上制備了BiCuSeO薄膜并進(jìn)行了晶體結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)表征和熱電輸運(yùn)性能測(cè)試。通過(guò)優(yōu)化沉積條件，制備出了c軸取向的外延單晶薄膜樣品，其室溫?zé)犭娦阅軆?yōu)于多晶塊體樣品。2、在SrTiO3(001)單晶襯底上外延生長(zhǎng)了c軸取向的Bi1-xPbxCuSeO（x=0,0.04,0.06,0.08）單晶薄膜并研究了Pb摻雜對(duì)薄膜晶體結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)和熱電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Pb摻雜可以增加載流子濃度、降低BiCuSeO薄膜

8、的電阻率，提高其功?1?2率因子。摻Pb6%的樣品具有最大的功率因子，在673K時(shí)為1.19mWmK，比相應(yīng)的體材料高1.5倍。3、在SrTiO3(001)單晶襯底上外延生長(zhǎng)了c軸取向的Bi1-xBaxCuSeO(x=0,0.025,0.05,0.075,0.1)單晶薄膜并研究了Ba摻雜對(duì)薄膜的晶體結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)和熱電性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Ba摻雜能有效地降低材料電阻率，提高其功率因子。?1?2其中Bi0.925Ba0.075CuSeO樣品具有最佳功率因子，在670K時(shí)為1.2