沈阳工业大学材料科学与工程学院, 沈阳 110870
利用高真空磁控溅射技术, 通过高纯Mg靶和自制Mg-Bi-Sn合金靶的顺序溅射沉积, 制备了Mg3Bi2/Mg2Sn纳米复合薄膜。沉积薄膜的晶体结构和相组成由X射线衍射(XRD)图谱确定, 表面形貌和化学成分用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和能谱仪(EDS)进行观察、测量和分析。沉积薄膜的载流子浓度和迁移率通过霍尔实验获得, 电导率和Seebeck系数由Seebeck/电阻测试分析系统进行测量。结果表明, 沉积薄膜由Mg3Bi2和Mg2Sn两相组成, 随着薄膜中Mg2Sn含量的增加, 沉积薄膜的室温载流子浓度增加而迁移率下降。在整个测试温度范围内, 随薄膜中Mg2Sn含量的增加, 薄膜Seebeck系数不断升高而电导率下降。Mg2Sn相原子含量为28.22%的沉积薄膜在155 ℃获得最高功率因子为1.2 mW·m-1·K-2。在Mg3Bi2薄膜中加入适量的Mg2Sn第二相, 可明显提升Mg3Bi2薄膜材料的功率因子。
热电材料 Mg3Bi2/Mg2Sn纳米复合膜 Seebeck系数 相界面 载流子浓度 迁移率 电导率 thermoelectric material Mg3Bi2/Mg2Sn nanocomposite film Seebeck coefficient phase interface carrier concentration mobility conductivity
上海理工大学 上海市现代光学系统重点实验室，上海 200093
为了获得一种稳定可控的能源，提出一种栅控石墨烯热电器件。通过对石墨烯通道的载流子输运机理的分析，获得了温度和栅压对通道电阻的影响。依据半经典Mott公式推导了石墨烯塞贝克系数的表达式，同时给出了石墨烯的电导率和热导率模型。最后通过有限元分析(FEA)建模获得不同栅压条件下的器件温度，当栅极电压VB=0 V时，石墨烯热电器件热端和冷端温度差为30 K；当VB=6 V时，最大温差达到50 K；当VB=30 V时，最小温差只有10 K。结果表明，栅压对热电器件的性能有明显的调控性。该研究可为石墨烯热电器件的设计提供理论参考。
热电器件 石墨烯 迁移率 塞贝克系数 thermoelectric devices graphene mobility Seebeck coefficient
1 航空工业上海航空测控技术研究所, 上海 201601
2 故障诊断与健康管理技术航空科技重点实验室, 上海 201601
研究了一种直接沉积在镍基高温合金上的薄膜热电偶传感器。针对航空发动机高温恶劣环境, 设计了传感器的膜层结构, 采用磁控溅射技术沉积 NiCrAlY薄膜过渡层, 以电子束蒸发和射频磁控溅射技术相结合的方法沉积 Al2O3薄膜绝缘层和保护层, 采用直流磁控溅射技术制备 Pt10Rh/Pt薄膜敏感层。测试结果表明, 薄膜热电偶传感器最高工作温度达 1100℃, 塞贝克系数 8.26μV/℃, 最大温度误差小于 1%, 使用寿命大于 20h。该薄膜热电偶能够承受恶劣的航空发动机试验环境, 显著地提高局部温度测量的精度, 对涡轮叶栅的寿命预期和冷却结构设计提供了参考依据。
薄膜热电偶 传感器 温度测量 标定 塞贝克系数 thin-film thermocouple sensor temperature measuring calibration seebeck coefficient
中国科学院 电子学研究所 传感技术国家重点实验室, 北京 100190
为了实现高阻值纳米薄膜材料的热电系数测量, 搭建了一套塞贝克系数测量系统。研究了该系统的温控精度和温差生成机制并测量了高阻值条件下微弱电压。首先, 建立了高真空度和带有多重电磁屏蔽的真空测试环境; 然后, 设计了高稳定度温差控制平台, 以便为测试样品提供可控温差; 同时根据高阻条件下的微弱电压的检测要求, 消除了检测通道的漏电流和分布电容的影响。最后, 提出了一种循环温差的测量方法, 用于有效去除分布电容引起的塞贝克电压长期漂移。采用该方法对高阻值的有机半导体材料进行了塞贝克系数的测定, 结果显示: 阻值高达7×1012Ω的有机薄膜材料的塞贝克系数的测量精密度<2%,温度控制精度为±0.001 K。得到的结果表明, 该系统能够实现对样品阻值高达1012Ω的纳米薄膜材料的塞贝克系数的测量。
热电材料 纳米薄膜材料 塞贝克系数测量 电压测量 温度控制 nano-film material thermoelectric material Seebeck coefficient measurement voltage measurement temperature control
1 长治学院电子信息与物理系， 山西 长治 046011
2 昆明理工大学光电子新材料研究所, 云南 昆明 650051
采用固相反应法制备了四方相结构的SnO2靶材，选用蓝宝石衬底，利用脉冲激光沉积法在不同温度下生长了一系列SnO2薄膜。X射线衍射测试结果表明，SnO2薄膜具有四方金红石结构，并且沿a轴近外延生长。另外，在倾斜衬底上生长的SnO2薄膜上观察到了激光感生电压(LIV)效应，并研究了衬底温度对SnO2薄膜中LIV效应的影响。结果表明，随着生长温度从500 ℃增加到800 ℃，SnO2薄膜中的LIV信号的峰值电压先增加后减小，响应时间随衬底温度的升高先降低后增加，此外，存在一个最佳的衬底温度，使得SnO2薄膜的LIV信号的峰值电压达到最大，响应时间达到最小。在生长温度为750 ℃的SnO2薄膜中探测到响应最快的LIV信号，在紫外脉冲激光辐照下，峰值电压约为4 V，响应时间为98 ns，信号的上升沿为28 ns，与激光的脉宽相当。
薄膜 激光感生电压 各向异性Seebeck系数 温度 激光与光电子学进展
2012, 49(1): 013103
昆明理工大学 光电子新材料研究所，昆明 650051
为了研究不同退火氧压对铝掺杂氧化锌薄膜结晶质量和激光感生电压效应的影响，采用脉冲激光沉积法在蓝宝石(0001)单晶平衬底上制备了薄膜，并利用X射线衍射对薄膜的结构进行了表征，测量了薄膜在紫外脉冲激光辐照下诱导产生的激光感生电压信号，对结果进行了理论分析和实验验证，成功制备出了单一取向的薄膜，确定了最佳生长条件，并利用这一条件在倾斜蓝宝石衬底上制备了薄膜。结果表明，当薄膜受到波长为248nm、脉冲宽度为20ns的脉冲激光照射时，在薄膜两端存在较大的激光感生电压信号，其最大值为0.532V，且随着退火氧压的增大，激光感生电压的峰值信号先增大后减小。这一结果对薄膜在紫外探测器方面的应用是有帮助的。
薄膜 脉冲激光沉积 激光感生电压 各向异性泽贝克系数 thin film pulsed laser deposition laser induced voltage anisotropy Seebeck coefficient
1 昆明理工大学光电子新材料研究所, 云南 昆明 650051
2 中国科学技术大学材料科学与工程学院, 安徽 合肥 230026
利用脉冲激光沉积(PLD)法,在蓝宝石(0001)平衬底上成功制备了c轴一致取向的Ca3Co4O9薄膜。 利用X射线衍射(XRD)分析测定了薄膜的相结构和生长取向。研究了不同衬底温度与不同原位氧压对Ca3Co4O9薄膜结晶质量与生长取向的影响,确定了最佳生长条件。利用这一条件在倾斜Al2O3(0001)衬底上制备了Ca3Co4O9薄膜。研究发现,当Ca3Co4O9薄膜被波长248 nm,脉冲宽度20 ns的脉冲激光照射时,在薄膜两端存在较大的激光感生热电电压(LITV)信号,峰值电压达到4.4 V,其上升沿为36 ns,半峰全宽(FWHM)为131 ns。可以认为这种激光感生热电电压信号是由于Ca3Co4O9薄膜面内与面间泽贝克(Seebeck)系数张量的各向异性引起的。
薄膜 热电Ca3Co4O9薄膜 取向生长 激光感生热电电压 各向异性泽贝克系数
1 昆明理工大学光电子新材料研究所, 云南 昆明 650051
2 云南省有色金属真空冶金重点实验室, 云南 昆明 650091
测量了La1-xSrxMnO3(LSMO), La1-xPbxMnO3(LPMO)和La1-xSrxCoO3(LSCO)三种薄膜在不同激光波长下的激光感生热电电压(LITV)。利用脉冲激光沉积(PLD), 在LaAlO3倾斜衬底上制备了钙钛矿结构的三种薄膜, 并用电脑采集系统和锁相斩波系统对激光感生热电电压信号进行测量。发现不同波长下信号的灵敏度和响应时间各不相同, 激光波长为532 nm和632.8 nm时LSMO灵敏度最大而LSCO最小, 但响应时间恰好相反。波长为808 nm时LPMO灵敏度最好。
薄膜 激光感生热电电压信号 泽贝克(Seebeck)系数 锁相放大器
