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研究生:王傑彥
研究生(外文):Je-Jen Wang
論文名稱:Beta矽化鐵塊材的合成及電性量測
論文名稱(外文):Synthesis of bulk β-FeSi2 and its electrical measurement
指導教授:張振雄王興宗
指導教授(外文):Chen-Shiung ChangS. C. Wang
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:光電工程所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:75
中文關鍵詞:矽化鐵熱電轉換效率
外文關鍵詞:FeSi2Thermoelectric power
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β-FeSi2是相當吸引人的材料,具高熱電轉換效率,對可見光有高的吸收係數,容易與Si的製程整合,文獻上顯示其具有熱能隙(Thermal energy gap)約在0.87eV至0.95eV之間。在本論文中我們嘗試以不同的合成方法及不同的退火條件,合成β-FeSi2。發現在800℃的退火溫度,1000小時的退火時間,以及快速冷卻的方法,會有較佳的熱電轉換效率,而且在材料中摻雜銅,在熱電轉換效率的表現上也得到不錯的結果。猜測較高的熱電轉換效率是因為ε相與α相及Si在退火後或摻雜銅時,易轉換成β-FeSi2。我們也以粉末X-RAY繞射、拉曼散射量測、SEM與EPMA來分析材料的合成品質、組成與成分。此外,以變溫電阻率的量測去觀察β-FeSi2的導電特性,得到它的熱能隙約在0.82eV至0.88eV之間;在低溫區(100K至200K),電阻率和溫度間的關係符合Mott定律,暗示材料內含有高濃度雜質和缺陷。
β-FeSi2 is an attractive material because of its high thermoelectric power,high absorption coefficient of visible light,and the integrating on silicon substrate﹒The thermal energy gap ofβ-FeSi2 has been reported 0.87eV-0.95eV in some literatures[1][2]﹒In this research,we synthesized and annealed theβ-FeSi2 in some different conditions﹒Theβ-FeSi2 was observed higher thermoelectric power in the condition that the syntheticβ-FeSi2 was quenched,and then annealed at 800℃,sustained 1000 hours﹒We also found that the copper-dopedβ-FeSi2 performed higher thermoelectric power﹒The higher thermoelectric power could be becauseβ-FeSi2 was formed fast fromε-FeSi and α-Fe2Si5 after annealing or doping copper﹒Structural characterizations were made by X-ray diffraction,Raman scattering,scanning electron microscopy and electron probe microanalyzer﹒Further more,ther result of measurement of resistivity as a function of reciprocal temperature is shown with a thermal energy gap 0.82eV-0.88eV﹒At low temperature(100K-200K),the temperature dependence of the resistivity matched well with Mott''s exp(To/T)^(1/4)law,indicating high impurity and defect in our materials﹒
第一章緒論1
1.1 研究動機1
1.2 材料特性2
1.3 前人的研究3
1.4 我們的研究4
第二章實驗架構與方法5
2.1 石英管的製備5
2.1.1 石英管的清洗5
2.1 2 石英管的加工6
2.2 複晶原料的配製與合成7
2.2.1 FeSi2配料7
2.2.2 複晶原料之合成8
2.3 長晶原料之置入8
2.4 長晶爐架設9
2.5 晶體之成長10
2.6 熱處理13
2.7 特性量測的進行14
2.7.1 起始原料之粉末X-Ray14
2.7.2 塊材X-Ray15
2.7.3 拉曼光譜(RAMAN)15
2.7.4 SEM及EPMA17
2.7.5 變溫I-V量測18
2.7.6 熱電轉換效率(Thermoelectric power)的量測18
第三章結果與討論20
3.1 XRD繞射結果20
3.2 Raman光譜23
3.3 SEM及EPMA分析24
3.4 電性量測25
3.4.1 低溫的變溫I-V26
3.4.2 高溫的變溫I-V28
3.5 熱電轉換效率(Thermoelectric power)29
第四章結論33
參考文獻35
參考文獻
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