ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đỗ Quang Ngọc ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN CHẾ TẠO LÊN SỰ HÌNH THÀNH TINH THỂ Bi2Te3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG ĐỌNG ĐIỆN HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – 2014 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đỗ Quang Ngọc ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN CHẾ TẠO LÊN SỰ HÌNH THÀNH TINH THỂ Bi2Te3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG ĐỌNG ĐIỆN HÓA Chuyên ngành: Vật lý Nhiệt Mã số: LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS ĐỖ THỊ KIM ANH Hà Nội – 2014 ii Lời cảm ơn Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn trân trọng sâu sắc tới cô giáo, PGS.TS Đỗ Thị Kim Anh, ngƣời tạo điều kiện, động viên giúp đỡ em hoàn thành luận văn Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy TS Lê Tuấn Tú dành thời gian hƣớng dẫn tận tình em thực nghiệm, lý thuyết để hoàn thành luận văn Thầy giúp em có thêm nhiều kinh nghiệm học tập nhƣ sống Em xin chân thành cảm ơn tập thể cán Khoa Vật lý - Trƣờng Đại học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt thầy cô Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp Chính thầy cô xây dựng cho em kiến thức tảng chuyên môn để em hoàn thành luận văn Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình bạn bè bên em, cổ vũ động viên em lúc khó khăn để vƣợt qua hoàn thành tốt luận văn Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Học viên Đỗ Quang Ngọc iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NHIỆT ĐIỆN Error! Bookmark not defined 1.1 Hiện tƣợng hiệu ứng nhiệt điện Error! Bookmark not defined 1.1.1 Hiệu ứng Seebeck Error! Bookmark not defined 1.1.2 Hiệu ứng Peltier Error! Bookmark not defined 1.1.3 Hiệu ứng Thomson Error! Bookmark not defined 1.2 Các tính chất nhiệt điện Error! Bookmark not defined 1.2.1 Độ dẫn điện (σ) Error! Bookmark not defined 1.2.2 Hệ số dẫn nhiệt (κ) Error! Bookmark not defined 1.2.3 Hệ số Seebeck (S) Error! Bookmark not defined 1.2.4 Nhiệt độ trung hòa đảo ngƣợc nhiệt độ Error! Bookmark not defined 1.2.5 Hệ số phẩm chất (Figure of Merit) Error! Bookmark not defined 1.2.6 Năng lƣợng nhiệt Error! Bookmark not defined 1.3 Một số lý thuyết nhiệt điện Error! Bookmark not defined 1.4 Ứng dụng máy nhiệt điện Error! Bookmark not defined 1.5 Các loại vật liệu nhiệt điện Error! Bookmark not defined 1.5.1 Vật liệu nhiệt điện kinh điển Error! Bookmark not defined 1.5.2 Vật liệu Bi2Te3 Error! Bookmark not defined CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM Error! Bookmark not defined 2.1 Phƣơng pháp Vol-Ampe vòng (Cyclic Voltammetry - CV) Error! Bookmark not defined 2.2.1 Phƣơng pháp bốc bay chân không Error! Bookmark not defined 2.2.2 Phƣơng pháp chế tạo màng phún xạ catot (Cathode Sputtering) Error! Bookmark not defined iv 2.2.3 Phƣơng pháp chế tạo màng lắng đọng điện hóa Error! Bookmark not defined 2.3 Các phƣơng pháp phân tích mẫu Error! Bookmark not defined 2.3.1 Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét (SEM) Error! Bookmark not defined 2.3.2 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD) Error! Bookmark not defined CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Error! Bookmark not defined 3.1 Ảnh hƣởng điều kiện lắng đọng lên màng Bi 2Te3…………………………………… 37 3.1.1 Ảnh hƣởng dung môi hòa tan Error! Bookmark not defined 3.1.2 Các loại điện cực Error! Bookmark not defined 3.2 Kết đo Vol-Ampe vòng (CV) Error! Bookmark not defined 3.2.1 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng Ethylene glycol (EG).Error! Bookmark not defined 3.2.2 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng EG chứa 0,05 M Bi(NO3)3 Error! Bookmark not defined 3.2.3 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng dung dịch EG chứa 0,05 M TeCl4 Error! Bookmark not defined 3.2.4 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng dung dịch EG chứa 0,05 M Bi(NO 3)3 0,05 M TeCl4 Error! Bookmark not defined 3.3 Kết tạo màng Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO v Các ký hiệu & từ viết tắt  Q : Dòng nhiệt Peltier  : Hệ số Seeback μV/K  : Hệ số Seeback μV/K2 CV: Vol-Ampe vòng E: Cƣờng độ điện trƣờng E: Suất điện động EG: Ethylene glycol Q: Nhiệt lƣợng S: Hệ số Seebeck T: Nhiệt độ V: Điện ZT: hệ số phẩm chất (Figure of Merit) θi: Nhiệt độ đảo ngƣợc θn: Nhiệt độ trung hòa κ: Hệ số dẫn nhiệt μ: Hệ số Thomson ρ: Điện trở suất vi Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Sơ đồ cặp nhiệt điện Error! Bookmark not defined Hình 1.2 Mô hình hiệu ứng Thomson Error! Bookmark not defined Hình 1.3 Parabol biến đổi suất điện động với gradient nhiệt độ Error! Bookmark not defined Hình 1.4 Ảnh máy phát nhiệt điện sản xuất lƣợng (Weiling L cộng sự., 2004) [23] Error! Bookmark not defined Hình 1.5 Ảnh máy phát nhiệt điện sản xuất Trung tâm bảo tồn lƣợng Nhật Bản (the Japanese Energy Conservation Centre), sử dụng nhiệt thải nguồn lƣợng để tạo mật độ điện 100 kW/m3 (Weiling cộng sự., 2004) [23] Error! Bookmark not defined Hình 1.6 Hình thu nhỏ máy phát điện (Basel Ismail cộng sự, 2009)[8] Error! Bookmark not defined Hình 1.7 Sơ đồ máy phát nhiệt điện vi mô đƣợc sử dụng để chuyển đổi nhiệt thải thành điện để điều khiển chip điện tử (Fleurial JP cộng sự, 2002)[5] Error! Bookmark not defined Hình 1.8 Sơ đồ máy phát nhiệt điện vi mô đƣợc sử dụng để chuyển đổi nhiệt thải thành điện để điều khiển chip điện tử (Glatz W cộng sự, 2006)[6] Error! Bookmark not defined Hình 1.9 Mô tả phát triển ZT theo thời gian Vật liệu nhiệt điện làm mát đƣợc thể dấu chấm màu xanh, vật liệu phát điện thể dấu tam giác đỏ Error! Bookmark not defined Hình 1.10 Hình dạng cấu trúc tinh thể Bi2Te3 (Bi - đỏ; Te – vàng) Error! Bookmark not defined Hình 1.11 Sơ đồ biểu diễn phƣơng pháp tổng hợp dây nano Bi2Te3 Error! Bookmark not defined Hình 2.1 Mô hình tổng quan thí nghiệm CV……………… Error! Bookmark not defined Hình 2.2 Đồ thị biểu diễn quan hệ dòng-thế trình khử.Error! Bookmark not defined Hình 2.3 Đồ thị biểu diễn quan hệ dòng-thế quét vòng.Error! Bookmark not defined Hình 2.4 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng dung dịch H2SeO3 nồng độ 20 mM Error! Bookmark not defined Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lí hệ bốc bay chân không Error! Bookmark not defined vii Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm lắng đọng điện hóa tạo màng Bi2Te3 Error! Bookmark not defined Hình 2.7 Thiết bị lắng đọng điện hóa Error! Bookmark not defined Hình 2.8 Sơ đồ cấu tạo kính hiển vi điện tử quét.Error! Bookmark not defined Hình 2.9 Thiết bị SEM Jeol 5410 LV Đại học Quốc Gia Hà Nội Error! Bookmark not defined Hình 2.10 Sơ đồ mô tả nguyên lý hoạt động phƣơng pháp nhiễu xạ tia X Error! Bookmark not defined Hình 3.1 Dung dịch Bi(NO3)3 kết tủa hòa với nƣớc cất…………………… Error! Bookmark not defined Hình 3.2 Đặc trƣng Vol–Ampe vòng EG (C2H6O2)Error! Bookmark not defined Hình 3.3 Đặc trƣng Vol–Ampe vòng EG (C2H6O2) chứa 0,05 M LiClO4 Error! Bookmark not defined Hình 3.4 Đặc trƣng Vol–Ampe vòng EG (C2H6O2) chứa 0,05 M Bi(NO3)3 Error! Bookmark not defined Hình 3.5 Đặc trƣng Vol–Ampe vòng EG (C2H6O2) chứa 0,05 M Bi(NO3)3 nhiệt độ 50oC Error! Bookmark not defined Hình 3.6 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng dung dịch EG chứa 0,05 M Bi(NO3)3 0,05 M LiClO4 nhiệt độ phòng Error! Bookmark not defined Hình 3.7 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng dung dịch EG chứa 0,05 M Bi(NO3)3 0,05 M LiClO4 nhiệt độ 500C Error! Bookmark not defined Hình 3.8 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng dung dịch EG chứa 0,05 M TeCl4 nhiệt độ phòng Error! Bookmark not defined Hình 3.9 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng dung dịch EG chứa 0,05 M TeCl4 nhiệt độ 500C Error! Bookmark not defined Hình 3.10 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng dung dịch EG chứa 0,05 M TeCl4 0,05 M LiClO4 nhiệt độ phòng Error! Bookmark not defined Hình 3.11 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng dung dịch EG chứa 0,05 M TeCl4 0,05 M LiClO4 nhiệt độ 50oC Error! Bookmark not defined viii Hình 3.12 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng dung dịch EG chứa 0,05 M Bi(NO3)3 , 0,05 M TeCl4 0,05 M LiClO4 nhiệt độ phòng Error! Bookmark not defined Hình 3.13 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng dung dịch EG chứa 0,05 M Bi(NO3)3 , 0,05 M TeCl4 0,05 M LiClO4 nhiệt độ 50oC Error! Bookmark not defined Hình 3.14 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng chất Error! Bookmark not defined Hình 3.15 Màng Bi2Te3 sau lắng đọng Error! Bookmark not defined Hình 3.16 Phổ EDS màng Bi2Te3 đƣợc lắng đọng - 0,25 V, nhiệt độ 500C đế vàng Error! Bookmark not defined Hình 3.17 Phổ EDS màng Bi2Te3 đƣợc lắng đọng - 0,25 V, nhiệt độ 700C đế vàng Error! Bookmark not defined Hình 3.18 Phổ nhiễu xạ tia X màng Bi2Te3 Error! Bookmark not defined Bảng 4.1.Thành phần cấu tạo màng Bi2Te3 đƣợc xác định EDS…… Error! Bookmark not defined ix MỞ ĐẦU Nguồn lƣợng Trái Đất vô tận, nguồn lƣợng phục vụ chủ yếu cho nhu cầu ngƣời đƣợc khai thác có nguồn gốc từ hóa thạch dạng than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên… ngày cạn kiệt Thế kỷ 21, giới bƣớc vào kỷ nguyên khoa học kỹ thuật, công nghiệp, công nghệ sinh học… nguồn lƣợng lại trở nên quan trọng Tài nguyên nhiên liệu lƣợng trở thành nguồn lực đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội quốc gia, quốc gia có nguồn tài nguyên sở tiền đề tốt cho đáp ứng cho phát triển Đây số nguyên nhân gây nên tình trạng bất ổn xã hội trị Điển hình việc tranh giành mỏ dầu nƣớc Trung Đông, hay gần việc Trung Quốc đặt giàn khoan HD 981 trái phép vùng đặc quyền kinh tế Việt Nam Bởi vấn đề môi trƣờng, khí hậu, lƣợng trở thành mối quan tâm hàng đầu nƣớc giới Đặc biệt nóng lên toàn cầu hạn chế nguồn lƣợng thúc đẩy nhà nghiên cứu tìm hiểu phát triển dạng lƣợng nhƣ: lƣợng mặt trời, lƣợng hạt nhân, lƣợng thuỷ triều, gió…những dạng lƣợng bền vững Theo báo cáo lƣợng toàn cầu, Cơ quan Năng lƣợng quốc tế (IEA) nhận định, giới đạt đƣợc thành công đầy ấn tƣợng việc phát triển công nghệ lƣợng toàn cầu IEA nhấn mạnh, phát triển then chốt nghiên cứu, phát triển khai thác công nghệ lƣợng sạch, bao gồm lƣợng tái sinh, lƣợng hạt nhân, nhiêu liệu sinh học, hiệu lƣợng, phƣơng tiện vận tải chạy điện, thu trữ khí CO2 nhƣ trạng triển khai nguồn lƣợng toàn cầu Kể từ năm 1990, tổng công suất phát điện từ nguồn lƣợng tái sinh tăng trung bình hàng năm 2,7 % Tăng nhanh điện mặt trời (điện phát tăng bình quân hàng năm từ pin mặt trời (photovoltaic – PV) 60% từ nhà máy nhiệt điện tập trung từ mặt trời (concentraing solar thermal power – CSP) 43 %, điện gió: 25% nhiên liệu sinh học tăng 17% hàng năm) Dù lƣợng tái sinh có nhƣợc điểm hiệu suất khai thác không ổn định Ví dụ nhƣ: lƣợng mặt trời khai thác vào ban ngày, thủy điện phải có đủ nƣớc gió lúc đủ mạnh để chạy turbine … nhƣng lƣợng tái sinh đƣợc đầu tƣ nghiên cứu, khuyến khích sử dụng toàn giới nhằm giảm phụ thuộc vào dầu mỏ, giảm ô nhiễm môi trƣờng Ít 10 nƣớc giới có thị trƣờng quy mô lớn nƣớc lƣợng mặt trời, lƣợng gió Năng lƣợng gió có phát triển đầy ấn tƣợng thập kỷ qua với tổng công suất phát điện toàn cầu cuối năm 2010 đạt 194 GW, tăng 10 lần so với mức 17 GW vào cuối năm 2000 Ngoài ra, lƣợng nhiệt nguồn lƣợng đáng ý đa dạng nguồn cung cấp đầu vào cho thiết bị nhiệt điện Các nhà khoa học cố gắng phát triển công nghệ tận dụng nguồn nhiệt nhỏ Điển hình nhƣ thể phát nhiệt độ khác với nhiệt độ môi trƣờng, máy sƣởi, ô tô, máy điều hòa, máy công nghiệp, lò đốt…Đó nguồn cung cấp nhiệt nhỏ lẻ, đƣợc quan tâm Tuy nhiên tận dụng gom nhặt lƣợng hao phí để tái sử dụng cách giải đáng kể cho nhu cầu lƣợng loài ngƣời tƣơng lai Việc chuyển đổi nhiệt thành điện đƣợc giới thiệu Seebeck năm 1817 với số vật liệu nhƣ sắt, đồng, chì Bismuth (Bi) vv…[13] Ông khám phá chuỗi dài vật liệu nhƣ đƣợc gọi chuỗi Seebeck để chọn vật liệu nhiệt điện cần thiết sở mật độ điện tử Việc lắp ráp hai vật liệu khác (nối hai vật liệu dây dẫn, đƣợc hàn kín hai đầu) có chênh lệch nhiệt độ hai mối hàn đƣợc gọi cặp nhiệt điện Thông thƣờng mối hàn đƣợc giữ nhiệt độ không đổi, mối hàn lại đặt môi trƣờng cần đo Chúng tạo điện nhỏ hai mối nối cặp nhiệt điện Đây coi mô hình máy phát điện quy mô nhỏ Các mô hình nhiệt điện chủ yếu dựa ba hiệu hứng nhiệt điện hiệu ứng Seebeck, Peltier, Thomson Tuy đƣợc khám phá từ kỷ 19, nhƣng thời điểm đó, nhà khoa học không tìm kiếm đƣợc vật liệu thích hợp cho quy mô máy phát nhiệt điện Đa số vật liệu có hệ số nhiệt điện khác không, chúng nhỏ để sử dụng Tìm kiếm vật liệu có chi phí thấp vấn đề Trải qua trình phát triển gần 200 năm, đến kỷ 21 công nghệ nano đời cho thấy nhiều vật liệu thấp chiều nhƣ Bi2Te3 có hệ số nhiệt điện cao khả thi cho việc ứng đụng máy nhiệt điện vào thực tế Ngày nay, vật liệu nhiệt điện dần đóng vai trò quan trọng kỹ thuật chuyển đổi lƣợng, chúng có ƣu điểm [13,19,20]: - Công nghệ ổn định hoàn toàn không gây loại ô nhiễm môi trƣờng tác dụng ngoại cảnh - Hoạt động dễ dàng sử dụng phận chuyển động nên không gây tiếng ồn - Tất vật liệu nhiệt điện tính phóng xạ độc hại đặc điểm cần thiết hệ thống sinh thái thân thiện - Vật liệu nhiệt điện đa dạng, có sẵn (tất kim loại, phi kim loại chất bán dẫn); có nghĩa vật liệu nhiệt điện đƣợc lựa chọn theo thứ tự yêu cầu chi phí, kích thƣớc, điều kiện vật lý hóa học vv - Các chip điện tử có kích thƣớc nhỏ đƣợc tạo công nghệ nano công nghệ màng mỏng - Các nguồn nhiệt điện linh hoạt có khả hoạt động nhiệt độ cao Đại lƣợng đặc trƣng cho hiệu suất vật liệu chuyển hóa lƣợng nhiệt thành lƣợng điện hệ số phẩm chất (figure of merit), Z Vật liệu có khả ứng dụng thực tế phải có ZT >1 hoạt động ổn định vùng nhiệt độ làm việc Các vật liệu có hệ số phẩm chất đáp ứng yêu cầu thực tế Bi 2Te3, Sb2Te3, Sb2Se3 đƣợc sử dụng rộng rãi nhiệt độ phòng Từ năm 1960 trở lại đây, có nhiều nhóm nhà khoa học sâu vào nghiên cứu tƣợng nhiệt điện vật liệu bán dẫn loại n loại p Những nhà nghiên cứu cố gắng tìm cách làm tăng hệ số phẩm chất Z nhƣ tích số ZT vật liệu nhiệt độ cao nhiệt độ phòng nhiều phƣơng pháp chế tạo khác nhƣ thay đổi thành phần vật liệu Tìm cách đƣa chúng vào ứng dụng điều kiện, kích thƣớc khác Nhiều vật liệu nhiệt điện có hệ số phẩm chất cao đƣợc tìm Một vật liệu đƣợc lựa chọn hàng đầu Bi2Te3 dạng màng nano cho kết khả quan số chất lƣợng (ZTmax ~1,5) Tại môn Vật lí Nhiệt độ thấp Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên – ĐHQGHN, nhóm tìm hiểu ảnh hƣởng điều kiện chế tạo nên việc hình thành tinh thể Bi2Te3 phƣơng pháp lắng đọng điện hóa Bi2Te3 chất bán dẫn, hợp chất bismuth (Bi) tellurium (Te) đƣợc gọi bismuth (III) telluride Trong tự nhiên Bi2Te3 thƣờng tồn dạng hợp chất BiTe-S-(Se) Để tổng hợp Bi2Te3 ta cho bismuth tellurium vào ống thạch anh điều kiện chân không (nếu bị rò rỉ phát nổ) làm nóng đến 800oC lò nung (phƣơng pháp Gradient – Freeze) Tuy nhiên phƣơng pháp thông thƣờng tốn không chế tạo đƣợc Bi2Te3 dƣới dạng màng mỏng Để giải vấn đề nhóm sử dụng phƣơng pháp lắng đọng điện hóa Một phƣơng pháp đƣợc nhóm nghiên cứu sử dụng để chế tạo loại màng mỏng Do có ƣu điểm đơn giản, tiêu tốn lƣợng, nguyên liệu cho sản phẩm màng đủ tiêu chuẩn Trong luận văn tìm hiểu ảnh hƣởng điều kiện chế tạo tinh thể Bi2Te3 nhƣ : Dung môi hòa tan Bi, Te Bi2Te3, làm việc điện cực, nhiệt độ dung môi … Nội dung luận văn gồm phần chính: Chƣơng – Tổng quan nhiệt điện Chƣơng – Phƣơng pháp thực nghiệm Chƣơng – Kết thảo luận TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Ngô Đình Sáng (2013), Mô vật lý linh kiện, chế tạo khảo sát tính chất số lớp pin mặt trời hệ sở màng mỏng CIGS , luận án tiến sỹ Vật lý, Trƣờng Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Ngô Thu Hƣơng (2005), Chế tạo nghiên cứu tính chất Điện Quang Bi – Te, Đề tài NCKH QT.05.12 Tiếng Anh Cengel YA, Boles MA (2008), “Thermodynamics: An engineering approach” 6th ed McGraw-Hill press, New York, 623-652 Chen L, Li J, Sun F, Wu C (2005), “Performance optimization of a twostage semiconductor thermoelectric-generator”, Appl Energy; 82: 300-312 Fleurial, J.-P., Ryan, M.A., Borshchevsky, A., Phillips, W., Kolawa, E.A., Snyder, G.J., Caillat, T., Kascich, T., Mueller, P (2002): US20026388185 Glatz W, Muntwyler S, Hierold C (2006), “Optimization and fabrication of thick flexible polymer based micro thermoelectric generator”, Sens Actuators; 132: 337-345 Hai P Nguyen, Minxian Wu, Jiale Su, Ruud J.M Vullers, Philippe M Vereecken, Jan Fransaer (2012) “Electrodeposition of bismuth telluride thermoelectric films from a nonaqueous electrolyte using ethylene glycol” Electrochimica Acta, Volume 68, Pages 9-17 Ismail, Basel I.; Ahmed, Wael H (2009), “Thermoelectric Power Generation Using Waste-Heat Energy as an Alternative Green Technology”, Recent Patents on Electrical & Electronic Engineering (Formerly Recent Patents on Electrical Engineering), Volume 2, Number 1, pp 27-39(13) Jinushi T, Okahara M, Ishijima Z, Shikata H, Kambe M (2007), “Development of the high performance thermoelectric modules for high temperature heat sources”, Mater Sci Forum; 534-536: 15211524 Min G, Rowe DM (2007), “Ring-structured thermoelectric module”, Semicond Sci Technol; 22: 880-883 Min G, Rowe DM (2002), “Symbiotic application of thermoelectric conversion for fluid preheating/power generation”, Energy Conversion Management, 43: 221-228 10 Min G, Rowe DM, Kontostavlakis K (2004), “ Thermoelectric figure-ofmerit under large temperature differences”, J Phys D: Appl Phys, 37: 1301-1304 11 Minxian Wu, Hai P Nguyen, Ruud J M Vullers, Philippe M Vereecken, Koen Binnemans, and Jan Fransaer (2013), “Electrodeposition of Bismuth Telluride Thermoelectric Films from Chloride-Free Ethylene Glycol Solutions”, Journal of the Electrochemical Society, 160(4) D196-D201 12 Nuwayhid RY., Rowe DM., Min G (2003), “Low cost stove-top thermoelectric generator for regions with unreliable electricity supply” Renewable Energy; 28: 205-222 13 Omer SA, Infield DG (2000), “Design and thermal analysis of two stagesolar concentrator for combined heat and thermoelectric power generation”, Energy Conversion & Management; 41: 737-756 14 Riffat SB, Ma X (2003), “Thermoelectrics: A review of present and potential applications”, Appl Therm Eng; 23: 913-935 15 Rowe DM, Kuznetsov VL, Kuznetsova LA, Min G (2002), “Electrical and thermal transport properties of intermediate-valence YbAl3”, J Phys D: Appl Phys; 35: 2183-2186 16 Rowe DM, Min G (1998), “Evaluation of thermoelectric modules for power generation”, J Power Sources; 73: 193-198 17 Rowe DM ( 2006), “Thermoelectric waste heat recovery as a renewable energy source”, Int J Innov Energy Syst Power; 1: 13-23 18 Rowe DM (1999), “Thermoelectrics, an environmentally-friendly source of electrical power”, Renewable Energy; 16: 1251-1265 19 Saiki S, Takeda SI, Onuma Y, Kobayashi M (1985), “Thermoelectric properties of deposited semiconductor films and their application”, Elect Eng Jpn; 105(2): 387 20 Stevens JW (2001) “Optimal design of small T thermoelectric generation systems”, Energy Conversion and Management; 42: 709-720 21 Taguchi, T (2007): US20070193617 22 Weiling L, Shantung TU (2004), “Recent developments of thermoelectric power generation”, Chin Sci Bull; 49(12): 1212-1219 23 Yadav A, Pipe KP, Shtein M (2008), “Fiber-based flexible thermoelectric power generator”, J Power Sources; 175: 909-913 24 Yodovard P, Khedari J, Hirunlabh J (2001) “The potential of waste heat thermoelectric power generation from diesel cycle and gas turbine cogeneration plants”, Energy Sources; 23: 213-224 [...]... dụng phƣơng pháp lắng đọng điện hóa Một phƣơng pháp đã đƣợc các nhóm nghiên cứu sử dụng để chế tạo các loại màng mỏng Do có ƣu điểm cơ bản là đơn giản, tiêu tốn ít năng lƣợng, nguyên liệu cho sản phẩm là các màng đủ tiêu chuẩn Trong luận văn tôi đi tìm hiểu về ảnh hƣởng của các điều kiện chế tạo tinh thể Bi2Te3 nhƣ : Dung môi hòa tan Bi, Te và Bi2Te3, thế làm việc của các điện cực, nhiệt độ của dung môi... vật liệu đƣợc lựa chọn hàng đầu đó là Bi2Te3 dạng màng nano cho kết quả khả quan về chỉ số chất lƣợng (ZTmax ~1,5) Tại bộ môn 3 Vật lí Nhiệt độ thấp Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên – ĐHQGHN, nhóm chúng tôi cũng đã tìm hiểu ảnh hƣởng của điều kiện chế tạo nên việc hình thành tinh thể Bi2Te3 bằng phƣơng pháp lắng đọng điện hóa Bi2Te3 là một chất bán dẫn, một hợp chất của bismuth (Bi) và tellurium (Te)... (III) telluride Trong tự nhiên Bi2Te3 rất hiếm và thƣờng tồn tại ở dạng hợp chất của BiTe-S-(Se) Để tổng hợp Bi2Te3 ta có thể cho bismuth và tellurium vào trong một ống thạch anh ở điều kiện chân không (nếu bị rò rỉ có thể phát nổ) và làm nóng đến 800oC trong lò nung (phƣơng pháp Gradient – Freeze) Tuy nhiên các phƣơng pháp thông thƣờng rất tốn kém và không chế tạo đƣợc Bi2Te3 dƣới dạng màng mỏng Để... nghiên cứu hiện tƣợng nhiệt điện của các vật liệu bán dẫn loại n và loại p Những nhà nghiên cứu đã cố gắng tìm cách làm tăng hệ số phẩm chất Z cũng nhƣ tích số ZT của vật liệu ở nhiệt độ cao và nhiệt độ phòng bằng nhiều phƣơng pháp chế tạo khác nhau cũng nhƣ thay đổi thành phần của vật liệu Tìm cách đƣa chúng vào ứng dụng ở các điều kiện, kích thƣớc khác nhau Nhiều vật liệu nhiệt điện có hệ số phẩm chất... nhiệt điện không có tính phóng xạ độc hại và là một trong những đặc điểm cần thiết của hệ thống sinh thái thân thiện - Vật liệu nhiệt điện rất đa dạng, có sẵn (tất cả các kim loại, phi kim loại và chất bán dẫn); có nghĩa là vật liệu nhiệt điện có thể đƣợc lựa chọn theo thứ tự các yêu cầu về chi phí, kích thƣớc, điều kiện vật lý và hóa học vv - Các con chip điện tử có kích thƣớc nhỏ cũng có thể đƣợc tạo. .. liệu nhiệt điện cần thiết trên cơ sở mật độ điện tử Việc lắp ráp hai vật liệu khác nhau (nối hai vật liệu bởi các dây dẫn, đƣợc hàn kín ở hai đầu) và có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai mối hàn đƣợc gọi là cặp nhiệt điện Thông thƣờng một mối hàn đƣợc giữ ở nhiệt độ không đổi, còn mối hàn còn lại đặt trong môi trƣờng cần đo Chúng tạo ra một điện thế nhỏ giữa hai mối nối của cặp nhiệt điện Đây có thể coi... nhiệt điện Chƣơng 2 – Phƣơng pháp thực nghiệm Chƣơng 3 – Kết quả và thảo luận 4 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1 Ngô Đình Sáng (2013), Mô phỏng vật lý linh kiện, chế tạo và khảo sát tính chất một số lớp chính của pin mặt trời thế hệ mới trên cơ sở màng mỏng CIGS , luận án tiến sỹ Vật lý, Trƣờng Khoa học Tự Nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 2 Ngô Thu Hƣơng (2005), Chế tạo và nghiên cứu các tính chất Điện. .. coi là một mô hình máy phát điện quy mô nhỏ Các mô hình nhiệt điện chủ yếu dựa trên ba hiệu hứng nhiệt điện chính là hiệu ứng Seebeck, Peltier, và Thomson Tuy đã đƣợc khám phá ra từ thế kỷ 19, nhƣng tại thời điểm đó, các nhà khoa học không tìm kiếm đƣợc vật liệu thích hợp cho quy mô máy phát nhiệt điện Đa số các vật liệu đều có hệ số nhiệt điện khác không, chúng vẫn là quá nhỏ để có thể sử dụng Tìm... nhiệt nhỏ Điển hình nhƣ cơ thể chúng ta phát ra nhiệt độ khác với nhiệt độ của môi trƣờng, máy sƣởi, ô tô, máy điều hòa, các máy công nghiệp, các lò đốt…Đó là các nguồn cung cấp nhiệt nhỏ lẻ, ít đƣợc quan tâm Tuy nhiên nếu tận dụng và gom nhặt các năng lƣợng hao phí này để tái sử dụng là một cách giải quyết đáng kể cho nhu cầu năng lƣợng của loài ngƣời tƣơng lai Việc chuyển đổi nhiệt thành điện đã đƣợc... điều kiện vật lý và hóa học vv - Các con chip điện tử có kích thƣớc nhỏ cũng có thể đƣợc tạo ra bằng công nghệ nano và công nghệ màng mỏng - Các nguồn nhiệt điện rất linh hoạt và có khả năng hoạt động ở nhiệt độ cao Đại lƣợng đặc trƣng cho hiệu suất của vật liệu chuyển hóa năng lƣợng nhiệt thành năng lƣợng điện là hệ số phẩm chất (figure of merit), Z Vật liệu có khả năng ứng dụng trong thực tế phải có