题目：低维热电材料和热电器件制备及性能研究

Bi2Te3基热电材料是室温下性能最好的热电材料，也是研究最早最成熟的热电材料之一，具有较大的Seebeck系数和较低的热导率。经过多年的研究，科学家们发现，如果将纳米技术应用到此种材料中，其热电性能可以成倍的提高，在室温下就可以获得较高的热电转换效率。本论文的研究内容主要是关于Bi2Te3片式管纳米结构以及Bi2Te3薄膜材料的制备、结构以及性能研究，在热电材料的研究基础上，对模块型热电器件和薄膜型热电器件的结构设计和制作过程进行了较为详细的探讨。首先利用水热法合成碲纳米管，并以碲纳米管为前驱体通过溶剂热法，在乙二胺四乙酸二钠和强碱KOH的作用下与BiCl3反应生成碲化铋片式管。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对这些纳米微结构进行了研究。其中反应温度、反应时间、物料的浓度和配比等对Bi2Te3的微观纳米形貌有很重要的影响。乙二胺四乙酸二钠在Bi2Te3片式棒的形成中起到了主要的作用。在微米级碲化铋粉末中掺杂片式管，并测试其热电性能。研究发现，片式管能有效降低微米级碲化铋粉末的热导率，但同时也使其电导率和Seebeck系数由所降低，导致总体性能下降，其原因可能是处理过程中材料被氧化所致。在此基础上，设计了模块型热电器件的结构和可行的制作路线，利用碲化铋和钴酸钙分别作为n型和p型热电基础单元，成功组装出了热电器件。实现了16个热电基础单元的串联，并对热电器件进行了性能测试，同时对工艺中存在的问题进行了原因分析。研究了利用真空蒸发镀膜法制备所得碲化铋薄膜的形貌调控因素。沉积基底与蒸镀次数对薄膜的形貌有很大影响。基底散热率不同导致薄膜形貌不一；多次蒸镀会使薄膜出现层状生长，并对材料晶型生长有利。以碲化铋薄膜材料为基础，根据不同薄膜基底、不同连接导体，设计了不同的工艺路线并制作出三种薄膜热电器件。测试了薄膜热电器件的性能，并对数据进行了分析。总结了器件出现的问题，为器件微型化打下了坚实的基础。