铋铜硒氧基薄膜的制备及其热电性能研究

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1、密级：学校代码：10075分类号：学号：20130960理学硕士学位论文铋铜硒氧基薄膜的制备及其热电性能研究学位申请人：吴晓琳指导教师：王江龙教授王淑芳教授学位类别：理学硕士学科专业：凝聚态物理授予单位：河北大学答辩日期：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河北大学学位论文独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，

3、是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了义中特别加｛＾＾示注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得河北大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。名Ｔ作者签名：：年月ｊ日日期学位论文使用授权声明目本人完全了解河北大学有关保留、使用学位论文的规定，Ｐ：学校有权保留并向国家有关部口或诉构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅

4、和借阅。学校可臥公布论文的全部或部分内容，可１＾＾采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本学位论文属于１、保密□，在。年月日解密后适用本授权声明／２、不保密Ｖ。。＂（请在臥上相应方格内打Ｖ）Ｉ．ＩＩ！保护知识产权声明本人为申请河北大学学位所提交的题目为（）的学位论文，是我个人在导师（心江）指导并与导师合作下取得的ｋ究成果，研究工作及取得的研究成果是在河北大学所提供的硏究经费；及导师的研究经费资助下完成的。本人完全了解并严格遵守中华人民

5、共和国为保护知识产权所制定的各项法律、行政法规！＾及河北大学的相关规定。本人声明如下：本论文的成果归河北大学所有，未经征得指导教师和河北大学的书面同意和授权，本人保证不ｙｘ任何形式公开和传播科研成果和科研工作内容。如果违反本声明，本人愿意承獻担相应法律责任。声明人：細曰期：ＩｄＩ（年月Ｊ日作者签名：日期：年＾月ｙ日导师签名：１巧龙＿日期：ｈｉ．ｌｉ年＿《月ｒ日摘要摘要硫属氧化物铋铜硒氧（BiCuSeO）是一种层状结构的p型半导体材料，具有极低的本征

6、热导率，在中高温热电领域有重要应用前景。目前国际上对BiCuSeO基材料热电性能的研究几乎全部集中在三维多晶块体上，对二维取向薄膜的研究非常少。相比于三维多晶块体材料，二维薄膜更易实现热电器件的集成化，在微区热电发电及制冷领域具有体材料无可替代的优势。此外，二维薄膜更易实现c轴取向生长，可以利用BiCuSeO基材料电热输运各向异性的特点大幅优化其热电性能。本论文采用脉冲激光沉积技术在单晶衬底上制备了c轴取向的BiCuSeO基薄膜，研究了制备工艺条件和元素掺杂对BiCuSeO薄膜晶体结构、显微结构和

7、热电性能的影响，主要结论如下：1、利用脉冲激光沉积技术在SrTiO3(001)单晶衬底上制备了BiCuSeO薄膜并进行了晶体结构、显微结构表征和热电输运性能测试。通过优化沉积条件，制备出了c轴取向的外延单晶薄膜样品，其室温热电性能优于多晶块体样品。2、在SrTiO3(001)单晶衬底上外延生长了c轴取向的Bi1-xPbxCuSeO（x=0,0.04,0.06,0.08）单晶薄膜并研究了Pb掺杂对薄膜晶体结构、显微结构和热电性能的影响。实验结果表明，Pb掺杂可以增加载流子浓度、降低BiCuSeO薄膜

8、的电阻率，提高其功−1−2率因子。掺Pb6%的样品具有最大的功率因子，在673K时为1.19mWmK，比相应的体材料高1.5倍。3、在SrTiO3(001)单晶衬底上外延生长了c轴取向的Bi1-xBaxCuSeO(x=0,0.025,0.05,0.075,0.1)单晶薄膜并研究了Ba掺杂对薄膜的晶体结构、显微结构和热电性能的影响。实验结果表明，Ba掺杂能有效地降低材料电阻率，提高其功率因子。−1−2其中Bi0.925Ba0.075CuSeO样品具有最佳功率因子，在670K时为1.2