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摘要新能源产业的诞生，带来热电材料的发展，而作为热电材料中的翘楚——拓扑绝缘体，更是由于其独特的内部特性，而受到广泛的关注。
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拓扑绝缘体由于具有较强的电子——轨道耦合相互作用，在体块材料内部具有绝缘性，而在边界或者表面上表现出独特的金属性。这种独特的热电学性能在一定程度上改善了纳米材料的热电性能。30420
本项目采用磁控溅射的薄膜制备方法，通过优化生长条件以及后期的退火处理等手段，生长出高质量的拓扑绝缘体（Bi2Te3等）薄膜结构。
在基础实验室提供的先进设备和实验室自行搭建的电学、热学测试平台上，通过对Bi2Te3薄膜材料的测量研究，探究不同的磁控溅射参数以及退火参数下，材料的微观结构、化学组分、载流子浓度对热电性能的影响。
关键词 热电材料 拓扑绝缘体 纳米结构 热电性能 退火
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Preparation and research on thermoelectric properties
of topological insulators Bi2Te3 nanometer films
Abstract
Birth of new energy industry, bringing development of the thermoelectric materials, and as a leader in thermoelectric materials - topological insulators, especially because of its unique interior features, has attracted much attention.
Because of the strong electronic - orbit interaction of topological insulators, which may exhibit insulativity in the body and unique metallicity on the boundary or surface.This unique thermoelectric properties,to some extent, improve the thermoelectric properties of nanomaterials.
We adopt the method of Magnetron sputtering, by means of optimization of the growth conditions and post-annealing treatment,the high quality of topological insulator thin films (Bi2Te3,etc.) can grow.
On the basis of advanced laboratory equipments and our own electrical、thermal test platforms,by measuring and studying the thin film materials Bi2Te3, we want to explore the impact of microstructure、chemical group points and the carrier concentration in thermoelectric properties under the different sputtering parameters and annealing parameter.
Keywords thermoelectric material topological insulator nanostructure
thermoelectric properties annealing
目 次
1 引言 1
1.1 热电材料的相关介绍 1
1.2 拓扑绝缘体 2
1.3 磁控溅射的基本原理和应用 6
1.4 本课题的研究问题和拟采用的研究手段 8
2 实验部分 9
2.1 基片准备 9
2.2 样品制备 9
2.3 SEM和EDS分析 11
2.4 退火过程 12
2.5 电阻率测定 13
2.6 XRD分析 16
3 实验结果与分析 17
3.1 退火实验结果 17
3.2 退火后各样品的XRD以及EDS的图样和分析 17
3.3 退火后各样品的电导率变化 23
3.4 退火后各样品的XRD图谱分析 26
结 论 31
致 谢 33
参考文献35
附录A 修正系数表 38
附录B 样品形状和测量位置的修正系数 43
1 引言
1.1 热电材料的相关介绍
1.1.1 热电材料的定义和发展现状
随着人类社会的快速发展，现如今各国对能源的需求和消耗也越来越大，能源消耗的过程中,会产生大量废弃热能，例如，某日报曾经报道美国每年有25～50%的工业能源会以热能的形式而损耗。中国也是能源消耗大国，因此，如何循环利用废热，使其变废为宝，对于未来的发展具有非常重要的意义。