材料科学基础 功能材料—碲化铋
碲化铋热膨胀系数
碲化铋热膨胀系数
碲化铋是一种重要的半导体材料，它具有热电性能和光学性能优
异的特点。
而热膨胀系数是衡量材料热胀冷缩能力的物理量，通常用
来描述材料在温度变化条件下的体积变化情况。
下面，我们来介绍一
下碲化铋的热膨胀系数。
碲化铋的热膨胀系数通常是指线膨胀系数，即单位长度变化的比例。
在常温下，碲化铋的线膨胀系数为3.37×10^-6/℃，随着温度的
升高，线膨胀系数也会逐渐增加，达到最大值为3.90×10^-6/℃。
当
温度超过300℃时，则线膨胀系数开始下降。
碲化铋的热膨胀系数与其晶体结构密切相关。
碲化铋属于三方晶系，晶体结构为AB2型，其中A为Bi原子，B为Te原子。
在该结构中，Bi原子与Te原子分别构成两种层状结构，这两种结构之间交错排列。
当温度升高时，由于热运动的影响，原子间的距离会增加，从而导致
晶体结构发生略微的变化，从而引起热膨胀。
碲化铋的热膨胀系数对于其应用性能具有一定的影响。
例如，在
制备碲化铋材料的过程中，需要进行高温烧结，因此热膨胀系数的大
小和变化趋势会对烧结过程中的材料性能和形状稳定性产生影响。
此外，碲化铋材料在多种光电器件、光学器件、电子器件等领域中均有
广泛应用，因此热膨胀系数的值和变化趋势也会对这些器件的性能产
生一定的影响。
总之，碲化铋的热膨胀系数是描述其热胀冷缩能力的重要物理量
之一，它与晶体结构、温度等因素密切相关。
对于制备和应用碲化铋
材料而言，需要关注其热膨胀系数的大小和变化趋势，以保证其材料
性能和器件性能的稳定性。
区熔拉晶生长碲化铋
区熔拉晶生长碲化铋的技术在半导体材料领域中起着重要的作用。
它是一种通过在熔体中降温来生长单晶的方法。
在该过程中，碲化铋晶体由熜面和角滑移来生长，从而实现了高质量的单晶生长。
本文将从简介、原理、应用以及个人观点等方面探讨区熔拉晶生长碲化铋技术。
简介区熔拉晶生长碲化铋是一种先进的半导体材料生长技术。
它是在熔体生长方法中的一种，通过在制备过程中逐渐降低温度来生长高质量的单晶。
该技术已在半导体材料领域被广泛应用，特别是在红外光电探测器和太阳能电池等领域。
原理区熔拉晶生长碲化铋的原理基于熜面和角滑移。
在制备过程中，碲化铋晶体在熔体中逐渐生长。
一开始，熔体温度高于晶体生长温度，晶体表面无可能发生熔化。
随着温度降低，晶体与熔体之间的温度差减小，晶体表面开始接触到熔体，熔体在晶体表面生长，从而实现了晶体的生长。
在此过程中，碲化铋晶体的生长是通过熜面和角滑移来进行的。
熜面是指晶体与熔体之间的过渡层，通过熔体在晶体表面的扩散，晶体上的原子从熔体中吸收，并在晶体内部重新排列形成晶格。
而角滑移是指晶体内部的原子通过晶格位错的滑移运动来调整晶体的形状和尺寸，从而实现晶体的生长。
应用区熔拉晶生长碲化铋技术在红外光电探测器和太阳能电池等领域具有广泛的应用。
在红外光电探测器领域，碲化铋是一种优秀的红外探测材料，具有高灵敏度、宽波长范围和优秀的光电特性。
通过区熔拉晶生长碲化铋技术，可以生长出高质量的单晶碲化铋，从而提高红外探测器的性能和灵敏度。
在太阳能电池领域，碲化铋也是一种重要的材料。
通过区熔拉晶生长碲化铋技术，可以实现高质量、大尺寸的碲化铋单晶的生长，从而提高太阳能电池的能量转换效率和稳定性。
碲化铋材料具有优良的光电特性，可用于制备高效的太阳能电池。
个人观点我个人认为，区熔拉晶生长碲化铋技术是一种十分重要且有潜力的材料生长技术。
它可以实现高质量、大尺寸的碲化铋单晶生长，从而在半导体材料领域中广泛应用。
碲化铋材料具有优良的光电特性，可应用于红外光电探测器和太阳能电池等领域。
碲化铋
低温热电材料碲化铋摘要热电材料利用材料本身的物理效应来实现电热之间的转换，既可以利用塞贝克效应将热能转化为电能，也可以利用帕尔贴效应用于制冷领域。
在常温环境里，碲化铋（）系合金材料是研究最成熟、应用最广泛的一类热电材料，性能比其他材料优异。
进一步提高的热电性能及其微型热电器件的制备技术是目前研究的热点。
本文简要介绍了基半导体合金的基本构成、热电性能和制备方法。
AbstractThermoelectric(TE) materials can realize the directly convention of electricity and thermal by the physical effect of the material, which is either used for power generations grounding on Seebeck coefficient or for cooling by Peltier effect. Bismuth telluride()-based alloys are one of the most widely studied and used thermoelectric materials，whose thermoelectric properties are better than other materials.Currently，much attention has been paid to the improvement of the thermoelectric properties ofand the preparation of its thermoelectric micro-devices. This thesis introduced Bismuth telluride()-based alloys’chemical constitution, thermoelectric properties and manufacturing methods.新能源材料和技术是二十一世纪人类可继续发展不可缺少的重要物质和技术基础之一。
碲化铋热电材料
1、铋系热电材料概述：进入21 世纪以来，随着全球工业化的发展，人类对能源的需求不断增长，在近百年中，工业的消耗主要以化石类能源为主。
人类正在消耗地球50 万年历史中积累的有限能源资源，常规能源已面临枯竭。
全球已探明的石油储量只能用到2020 年，天然气只能延续到2040 年左右，煤炭资源也只能维持2300 年左右。
且这两种化石燃料，在使用时排放大量的CO2、SO2、NO、NO2等有害物质，严重污染了大气环境、导致温室效应和酸雨。
引起全球气候变化，直接影响人类的身体健康和生活质量，严重污染水土资源。
因此，开发新型环保能源替代材料已越来越受到世界各国的重视。
其中发展新型的、环境友好的可再生能源及能源转换技术引起了世界发达国家的高度重视。
热电半导体是采用热电效应将热能和电能进行直接转换的一种无污染的绿色能源产品。
其中温差发电是利用热电材料的Seebeck效应, 将热能直接转化为电能, 不需要机械运动部件, 也不发生化学反应。
热电制冷是利用Peltier效应, 当电流流过热电材料时, 将热能从低温端排向高温端, 不需要压缩机, 也无需氟利昂等致冷剂。
因而这两类热电设备都无振动, 无噪音, 也无磨损, 无泄漏, 体积小, 重量轻, 安全可靠寿命长, 对环境不产生任何污染, 是十分理想的电源和制冷器。
于是美国能源部、日本宇宙航天局等发达国家的相关部门都将热电技术列入中长期能源开发计划, 我国也将热电列入国家重点基础研究发展计划(973)的大规模发展的新能源计划中。
在21世纪全球环境和能源条件恶化、燃料电池又难以进入实际应用的情况下, 热电技术更成为引人注目的研究发展方向。
热电半导体行业在全球来说作为一个新兴行业,每年以超过1倍的速度增长。
目前, 已经商用的热电行业的原料最主要的是Bi2Te3基热电半导体材料。
商业化的B i2Te3基热电半导体材料以炼铜行业的副产物铋、碲、硒等为原料, 按一定的配比和特殊的掺杂经定向生长得到Bi2Te3 基热电半导体晶棒。
2Te3)-热电纳米材料碲化铋(Bi2Te3).doc
2Te3)> 热电纳米材料碲化铋(Bi2Te3) -热电材料是一种在固体状态下就可使热能与电能相互转换（静态能量转换）的材料。
它能做成重量轻、体积小的微型半导体制冷器，解决计算机技术、航天技术、超导技术及微电子技术等高技术领域的制冷难题。
目前，热电半导体产业已延伸至国际上最为热门的新材料、新能源等高新产业。
商用热电行业的原料主要是Bi2Te3 基热电半导体材料。
Bi2Te3基热电半导体材料以炼铜的副产物铋、碲、硒等为原料，按一定的配比和特殊的掺杂经定向生长得到Bi2Te3基热电半导体晶棒。
目前，用低维化和纳米化来实现电、声输运特性的协同调控，从而优化材料的热电性能，是热电材料领域的一个重要研究方向。
主要通过外混、原位复合等方式引入纳米颗粒，纳米颗粒的散射中长波长的声子，从而降低材料的晶格热导率，同时纳米化有助于载流子在费米能级附近态密度的提高，纳米颗粒构成的界面所产生的界面势垒能有效过滤低能量载流子，从而增大赛贝克系数。
本书综述了热电纳米材料碲化铋（Bi2Te3）的最新研究进展，包括最新的合成方法、结构表征方法、热电性能及理论模型分析，另外，书中还介绍了热电材料器件应用于不同的新能源发电设备以及分析热电材料的商业潜能。
全书共12章：1.热电材料的概述。
包括热电材料的Seebeck 效应、Peltier效应等三种热电效应，半导体材料等内容；2.电沉积法制备Bi2Te3基薄膜和纳米线；3.Bi2Te3纳米线电沉积于高分子径迹蚀刻膜的合成和表征；4.V2VI3薄膜纳米合金材料的合成和结构及传输性能表征；5.Bi2Te3 薄膜材料结构和传输性能研究；6.Bi2Te3 基块体纳米材料的合成方法、热电性能分析；7.Bi2Te3 纳米线、纳米复合材料及纳米块体材料的高能X射线和中子散射分析方法；8.Bi2Te3 纳米材料的结构分析，包括单晶纳米线的化学计量分析、化学模拟分析及电子传输系数的计算等；9.Bi2Te3晶体点缺陷的密度函数理论研究；10.基于玻尔兹曼理论从头开始描述热电性质；11.VVI复合薄膜和纳米线的热导性测试方法及热电价值分析；12.用于表征纳米材料结构及单根纳米线热电性能研究的热电纳米线表征平台（TNCP）的发展。
碲化铋热电材料性能优化及在船舶余热回收领域的应用
碲化铋热电材料性能优化及在船舶余热回收领域的应用
杨立泽;周云;张德;周小元
【期刊名称】《中国材料进展》
【年(卷),期】2022(41)12
【摘要】碲化铋(Bi_(2)Te_(3))热电材料是能将热能与电能直接进行转换的功能材料,广泛应用于固态制冷、废热回收、空间发电等领域。
目前本领域内的研究热点集中在如何提高Bi_(2)Te_(3)热电材料的能量转换效率上。
在简述近年来
Bi_(2)Te_(3)基热电材料研究进展的基础上,重点介绍了纳米化改性、掺杂改性的方法对Bi_(2)Te_(3)热电性能的优化,并分析其影响机制,结果表明,纳米结构化和掺杂均能较大程度提高Bi_(2)Te_(3)的热电性能。
进一步采用Bi_(2)Te_(3)基热电器件,设计模拟了船舶柴油发电机烟气余热回收利用系统,并通过搭建测试平台研究该装置的发电效率,为船舶温差发电装置的发展提供实验基础。
最后对Bi_(2)Te_(3)热电材料的发展趋势进行了展望。
【总页数】7页(P1049-1054)
【作者】杨立泽;周云;张德;周小元
【作者单位】上海海事大学海洋科学与工程学院;重庆大学物理学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ174;TN34
【相关文献】
1.聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸/碲化铋气凝胶复合热电材料的研究
2.球磨工艺调控碲化铋基材料微结构及热电性能研究
3.碲化铋基低维氮化硼纳米复合材料的制备及其热电性能研究
4.碲化铋基热电材料复合改性的研究进展
5.碲化铋基热电材料电镀镍阻隔层工艺优化
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
功能材料—碲化铋
它是一种非金属元素，可它却有十分良好 的传热和导电本领。碲和它的化合物是一 种半导体材料。
碲
碲
铋为有银白色光泽的金属，质脆易粉碎； 熔点271.3°C，沸点1560°C，密度9.8克 /厘米3；
其定义为：Z=α2σκ， （α和σ分别为塞贝 克系数和电导率，κ
冷器件的效率大约只有家用氟利昂压缩机制冷 效率的三分之一，这使得热电材料的研究转入 低潮有三十多年。
为热导率）
《纳米碲化铋化合物的溶剂热合成与热电性能》 褚 颖,王富强,王 忠,魏少红,蒋利军 (北京有色金属研究总院能源所 2010.4.17)
组员：杨志翔，汪可，陈俊
在一般状况下有两种同素异形体，一种是 晶体的碲，具有金属光泽，银白色，性脆， 是与锑相似的；另一种是无定形粉末状， 呈暗灰色。密度中等（6.240 g/cm3）， 熔、沸点较低（449.6 ℃、989.9 ℃)。
碲在空气中燃烧带有蓝色火焰，生成二氧 化碲；可与卤素反应，但不与硫、硒反应。 溶于硫酸、硝酸、氢氧化钾和氰化钾溶液。
•导电导热性差；
铋
自然态的铋
•由液态到固态时体积增大。铋在 红热时与空气作用；铋可直接与硫、 卤素化合；不溶于非氧化性酸，溶 于硝酸、热浓硫酸。铋可制低熔点 合金，用于自动关闭器或活字合金 中；碳酸氧铋和硝酸氧铋用作药物； 氧化铋用于玻璃、陶瓷工业中。
铋
性脆，导电和导热 性都较差的银白色 金属
碲
材料的塞贝克效应的大小，用温差电动势率α表示。 材料相对于某参考材料的温差电动势率为
由两种不同材料p、n所组成的电偶，它们的温差电动
碲化铋 制备温度 马弗炉
碲化铋制备温度马弗炉碲化铋（bismuth telluride）是一种重要的热电材料，具有优异的热电性能。
它在热电转换领域有着广泛的应用，例如热电发电、温差发电、冷却等。
碲化铋的制备过程中，制备温度是一个关键参数，对其性能和结构有着重要影响。
马弗炉（Muffle Furnace）是一种常用的碲化铋制备设备。
本文将详细探讨碲化铋制备温度以及马弗炉在该过程中的作用和影响。
一、碲化铋的制备温度探讨1. 制备温度的选择和影响因素制备温度是影响碲化铋性能和结构的重要参数之一。
合理选择制备温度可以调控碲化铋的晶粒尺寸、晶体结构以及热电性能等关键特性。
选择合适的制备温度可以实现对碲化铋的定向生长和织构控制，从而提高其热电性能。
制备温度的选择涉及多个因素，包括材料的熔点、晶粒生长速率、蒸汽压等。
较高的制备温度可以促进晶粒的生长，但同时也可能引起晶粒的烧结和粗化，降低热电性能。
制备温度需要在充分考虑这些因素的基础上加以选择。
2. 温度对碲化铋性能的影响制备温度对碲化铋的性能有着显著影响。
较高的温度可以提高碲化铋的载流子浓度和迁移率，改善其导电性能。
高温制备还可以提高晶体的长程有序性，减小晶界及缺陷密度，提高材料的热电性能。
尽管高温制备可以带来上述优点，但同时也会造成碲化铋的晶体粗化和烧结现象。
晶体粗化会导致晶体尺寸增大，晶界区域减小，从而降低材料的迁移率和热导率，影响其热电性能。
3. 制备温度的优化和控制为了获得较好的热电性能，制备温度需要进行优化和控制。
可以通过实验和模拟等方法来研究不同温度下的碲化铋性能和结构变化规律。
通过调节制备温度和工艺参数，可以实现对碲化铋晶体生长、晶粒尺寸和晶界控制的精确调控。
二、马弗炉在碲化铋制备过程中的作用马弗炉是一种常用的碲化铋制备设备，其在制备过程中起到关键的作用。
以下是马弗炉在碲化铋制备中的主要作用：1. 温度控制：马弗炉可以提供稳定且可调控的制备温度，确保碲化铋的制备过程能在理想的温度条件下进行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
碲化铋是个半导体材料，具有较好的导电性，但导热性较差。 熔点 ：585℃，密度 ：7.642 g/mL，与水反应或与强氧化剂 反应产生轻微爆炸，与水或湿气反应释放有毒易燃气体; 受 热分解有毒碲氧化物烟雾。
Bi2Te 3 是一种天然的层状结构材料，为 三角晶系。 沿 c 轴方向层与层之间以—Te (1) — Bi—Te (2) —Bi—Te (1) —秩序排列 。 一般认为原子层内部成键方式以共价 键为主，其中 Te (1) —Bi 是共价键与 离子键的混合键，Bi—Te (2) 之间是 共价键，而 Te (1) —Te (2) 之间是范 德华力，两个相邻的 Te 原子层间距为 0. 25 nm。Bi 2 Te 3 晶体具有明显的各 向异性，在垂直于晶体 c 轴的晶面(001) 面，主要靠 Te (1) 与Te (1) 原子 间的范德华力结合，作用力微弱，晶体 易解理。
One
溶剂热法
反应简单易于控制，但看不到反应过程
Two 两步液相反应法
产率高，热电优值高
温差发电：利用海水的温差进行发电。海洋不同水层之间的温差很大，一般表
层水温度比深层或底层水高得多。发电原理是，温水流入蒸发室之后，在低压 下海水沸腾变为流动蒸气或丙烷等蒸发气体作为流体，推动透平机旋转，启动 交流电机发电；用过的废蒸气进入冷凝室被海洋深层水冷却凝结，再进行循环。 据估算，海洋温差能一年约能发电15×10^8=15亿千瓦。
热电制冷：利用热电效应的制冷方法，工作时制冷器的一端温度就会降低，而另
一端的温度就会同时上升。值得注意的是，只要改变电流方向，就可以改变热流的 方向，将热量输送到另一端。所以，在一个热电制冷器上就可以同时实现制冷和加 热两种功能。因此，热电制冷器还可以用于精确的温度控制。
E
E PI I e ， a c a
corr
Ecorr
0
I
E
Ecorr
0
I
E
I
I
corr
corr
R
RБайду номын сангаас
0
I
E
Ec
E
a