● 摘要
热电材料在微制冷器件应用等方面具有很大的优点，但现有的热电材料的热电转换效率还比较低。提高ZT值一直是热电材料研究的重点。现有理论和实验研究表明热电材料的低维纳米化可望大幅提高材料的热电优值，因此通过将已有热电材料的低维纳米化是是实现热电材料性能突破的重要途径。本论文的研究内容主要是以已有的体相热电材料为原料，利用物理气相沉积的方法制备出了低维纳米热电材料及热电材料前驱体，并且对低维纳米材料的结构、性能及生长机理进行研究。即以碲化铋、铋和碲为原料利用简单的热蒸发使得材料在沉积得过程中进行重整，在基板上成功的制备了碲化铋纳米线阵列结构、碲纳米线阵列结构和铋的取向生长薄膜结构。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱、紫外-可见光光谱等手段对这些纳米微结构和光学性能进行了研究。其中沉积速度、沉积距离、沉积时间、沉积方向、真空室气体保护等对薄膜材料的纳米结构和颗粒尺寸有很重要的影响。沉积速度的调节在薄膜材料微观结构的控制中起到了主要的作用。随沉积速率的变化，碲、碲化铋和铋薄膜材料的生长均呈现出了一定的规律。对其他的沉积条件对薄膜的质量也有的影响也进行了讨论。在最佳的沉积条件下，分别得到了由直径18nm的碲化铋纳米线阵列组成的碲化铋薄膜、由直径20nm的碲纳米线阵列组成的碲薄膜和取向生长已经十分的明显铋薄膜。对所得产物的热电性能也进行了表征，表明所得的产物很有可能具有优异的热电性能。通过对薄膜生长过程的观察，对其生长机理进行了讨论，认为这种简单的制备方法很有可能适用于其它物质纳米线阵列的制备。