CN105576114A - 一种用醋酸铋制备硒化铋热电薄膜的方法 - Google Patents
一种用醋酸铋制备硒化铋热电薄膜的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105576114A CN105576114A CN201510943203.9A CN201510943203A CN105576114A CN 105576114 A CN105576114 A CN 105576114A CN 201510943203 A CN201510943203 A CN 201510943203A CN 105576114 A CN105576114 A CN 105576114A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- film
- bismuth
- precursor thin
- glass substrate
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/01—Manufacture or treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
- C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
- C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
- C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
Abstract
一种用醋酸铋制备硒化铋热电薄膜的方法,属于热电薄膜材料制备技术领域,本发明通过如下步骤得到,首先清洗二氧化锡导电玻璃基片,然后将Bi(CH3COO)3、SeO2放入稀硝酸中,用电沉积法在导电玻璃片上得到前驱体薄膜,自然干燥,放入加有水合联氨的管式炉中,使前驱体薄膜样品不与水合联氨接触,在密闭管式炉内加热,最后取出样品进行干燥,得到硒化铋热电薄膜。本发明不需要高真空条件,对仪器设备要求低,生产成本低,生产效率高,易于操作。所得硒化铋热电薄膜有较好的连续性和均匀性,主相为Bi2Se3相,可以实现低成本大规模的工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于热电薄膜制备技术领域,尤其涉及一种用醋酸铋制备硒化铋热电薄膜的方法。
背景技术
能源、材料和信息是现代技术的三大支柱。随着社会发展能源的需求量增大,而不可再生能源储量却在不断减少,因此对能源尤其是可再生能源的合理开发和利用愈发重要。20世纪之前,中国的主要能源来源为煤炭,可再生能源占总能源消耗量不足1%。煤炭作为传统化石能源在燃烧后会释放CO2等温室气体,进而引起全球气候变暖等棘手的问题,并且煤炭不可再生,我国煤炭人均占有量还不足世界人均占有量的1/2,因此其不能长期作为我国主要能源来源。
热电转换技术是一种新式且环境友好的能源转换技术,其中热电材料又叫温差电材料,能使热能与电能进行直接的相互转化,方便能源的转换与储存。化石能源为主导的能源利用导致温室效应和臭氧层破坏等问题愈发严重,热电材料作为一种能源转换材料可缓解这两大问题。热电材料可以将工农业中产生的废热废气以及太阳光辐射产生的热量转换为电能,即利用温差发电,也可以利用温差制冷代替氟利昂并减少其对臭氧层的破坏。
Bi2Se3属于Ⅴ2-Ⅵ3族,为窄禁带半导体,禁带宽度约为0.24eV。Bi2Te3也具有良好的热电性能,但是由于全球碲矿储量有限,并且正在减少,面临枯竭的危险,Bi2Se3与Bi2Te3相比具有更宽的温度使用范围,并且其最佳性能的温度值通常在室温下,同时硒矿比碲矿储量丰富,因此,近年来用Bi2Se3取代Bi2Te3的研究逐渐成为热点。
Bi2Se3薄膜的制备方法主要有化学气相沉积、连续离子层吸附反应法、脉冲激光沉积、电沉积法等。其中电沉积法成本低,可操作性强,易实现产业化,电沉积法制备Bi2Se3薄膜具有研究意义。
如前面所述方法一样,其它方法也有不同的缺陷。与本发明相关的还有如下文献:
[1]VasiliyO.Pelenovich,RenzhengXiao,YongLiu,PankeLiu,MingkaiLi,YunbingHe,DejunFu,CharacterizationofBi2Se3:Feepitaxialfilmsgrownbypulsedlaserdeposition,ThinSolidFilms577(2015)119–123.
主要描述了用脉冲激光沉积以铋粉为原料制备的Bi2Se3:Fe外延薄膜并对其结构、形貌和电性能进行了研究。
[2]MeiLiu,FuYanLiu,BaoYuanMan,DongBi,XueYouXu,Multi-layerednanostructureBi2Se3grownbychemicalvapordepositioninselenium-richatmosphere,AppliedSurfaceScience317(2014)257–261.
主要描述了在富硒气氛中用化学气相沉积法制备多层纳米结构的Bi2Se3。
[3]B.R.Sankapal,C.D.Lokhande,PhotoelectrochemicalcharacterizationofBi2Se3thinfilmsdepositedbySILARtechnique,MaterialsChemistryandPhysics73(2002)151–155.
主要描述了用连续离子层吸附反应法以硝酸铋为原料制备Bi2Se3薄膜,并进行了结构,形貌和性能分析。
[4]LiXiaolong,XueZhen,TheeffectofelectrochemicalconditionsonmorphologyandpropertiesofBi2Se3thickfilmsbyelectrodeposition,MaterialsLetters129(2014)1–4.
主要描述了电化学条件对以硝酸铋为原料电沉积制备的Bi2Se3形貌和性能的影响。
[5]ChengjingXiao,JunyouYang,WenZhu,JiangyingPeng,JianshengZhang,ElectrodepositionandcharacterizationofBi2Se3thinfilmsbyelectrochemicalatomiclayerepitaxy(ECALE),ElectrochimicaActa54(2009)6821–6826.
主要描述了以硝酸铋为原料电化学原子层外延法制备Bi2Se3薄膜及其性能表征。
[6]A.P.Torane,C.H.Bhosale,PreparationandcharacterizationofelectrodepositedBi2Se3thinfilmsfromnonaqueousmedium,MaterialsResearchBulletin36(2001)1915–1924.
主要描述了在非水介质中以硝酸铋为原料电沉积制备Bi2Se3薄膜,并研究了不同电解液成分对结构及形貌的影响。
发明内容
本发明为了解决现有制备硒化铋热电薄膜存在的问题,发明了一种用醋酸铋制备硒化铋热电薄膜的方法。
本发明采用电沉积后热处理制备硒化铋薄膜,采用二氧化锡导电玻璃为基片,以Bi(CH3COO)3,SeO2为原料,以稀硝酸为溶剂,按固定摩尔比配制电沉积溶液,先采用晶体管恒电位仪在一定电位和时间下制备前驱体薄膜,以水合联氨为还原剂,在密闭管式炉内加热,使前驱体薄膜热处理后得到目标产物。
本发明的具体制备方法包括如下顺序的步骤:
a.进行二氧化锡导电玻璃基片的清洗,将大小为20mm×20mm的玻璃片放入体积比丙酮:蒸馏水=5:1的溶液中,超声波清洗30min;再将基片放入乙醇中,超声波清洗30min;再在蒸馏水中将玻璃基片用超声振荡30min;将上述得到的玻璃基片排放在玻璃皿中送入烘箱中,在100℃下烘干供制膜用。
b.将Bi(CH3COO)3,SeO2放入稀硝酸中,获得均匀稳定的电沉积溶液。具体地说,可以将5.5~11.0份Bi(CH3COO)3、1.0~2.0份SeO2放入1800.0~3600.0份稀硝酸中,使溶液中的物质溶解。
c.将步骤b所述电沉积溶液倒入三电极装置中,以饱和甘汞电极为参比电极,铂电极为辅助电极,二氧化锡导电玻璃为研究电极,采用晶体管恒电位仪在沉积电位为-0.4V下常温沉积薄膜,沉积时间为20min,自然干燥得到前驱体薄膜样品。
d.将步骤c所得前驱体薄膜样品置于支架上,将前驱体薄膜和水合联氨放入管式炉中,前驱体薄膜样品不与水合联氨接触,水合联氨放入为40.0~50.0份。将管式炉加热至250~400℃之间,保温时间1~3h,然后冷却到室温取出。
e.将步骤d所得物,使其常温自然干燥后,即得到硒化铋热电薄膜。
本发明不需要高真空条件,对仪器设备要求低,生产成本低,生产效率高,易于操作。所得硒化铋热电薄膜有较好的连续性和均匀性,主相为Bi2Se3相,可以实现低成本大规模的工业化生产。
附图说明
无
具体实施方式
实施例1
a.二氧化锡导电玻璃基片的清洗:如前所述进行清洗玻璃基片,基片大小为20mm×20mm。
b.将5.5份Bi(CH3COO)3、1.0份SeO2放入1800.0份稀硝酸中,使溶液中的物质溶解。
c.将上述电沉积溶液倒入三电极装置中,以饱和甘汞电极为参比电极,铂电极为辅助电极,二氧化锡导电玻璃为研究电极,采用晶体管恒电位仪在沉积电位为-0.4V下常温沉积薄膜,沉积时间为20min,自然干燥得到前驱体薄膜样品。
d.将步骤c所得前驱体薄膜样品置于支架上,将前驱体薄膜和水合联氨放入管式炉中,前驱体薄膜样品不与水合联氨接触,水合联氨放入为40.0份。将管式炉加热至350℃,保温时间2h,然后冷却到室温取出。
e.将步骤d所得物,进行常温自然干燥,得到硒化铋热电薄膜。
Claims (4)
1.一种用醋酸铋制备硒化铋热电薄膜的方法,包括如下顺序的步骤:
a.二氧化锡导电玻璃基片的清洗;
b.将5.5~11.0份Bi(CH3COO)3、1.0~2.0份SeO2放入1800.0~3600.0份的稀硝酸中,使溶液中的物质溶解;
c.采用电沉积法将步骤b所述溶液在导电玻璃片上沉积得到前驱体薄膜,自然干燥,得到前驱体薄膜样品;
d.将步骤c所得前驱体薄膜样品置于支架上,前驱体薄膜样品不与水合联氨接触,将前驱体薄膜和水合联氨放入管式炉中;将管式炉加热至250~400℃之间,保温时间1~3h,然后冷却到室温取出;
e.将步骤d所得物,进行自然干燥,得到硒化铋热电薄膜。
2.如权利要求1所述的一种用醋酸铋制备硒化铋热电薄膜的方法,其特征在于,步骤a所述清洗,是将导电玻璃基片大小为20mm×20mm,放入体积比丙酮:蒸馏水=5:1的溶液中,超声波清洗30min;再将基片放入乙醇中,超声波清洗30min;再在蒸馏水中将玻璃基片用超声振荡30min;将上述得到的玻璃基片排放在玻璃皿中送入烘箱中,在100℃下烘干供制膜用。
3.如权利要求1所述的一种用醋酸铋制备硒化铋热电薄膜的方法,其特征在于,步骤c所述,是将溶液加入三电极装置中,以饱和甘汞电极为参比电极,铂电极为辅助电极,二氧化锡导电玻璃为研究电极,采用晶体管恒电位仪在沉积电位为-0.4V下常温沉积薄膜,沉积时间为20min,自然干燥得到前驱体薄膜样品。
4.如权利要求1所述的一种用醋酸铋制备硒化铋热电薄膜的方法,其特征在于,步骤d所述管式炉内放入40.0~50.0份水合联氨。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510943203.9A CN105576114B (zh) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | 一种用醋酸铋制备硒化铋热电薄膜的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510943203.9A CN105576114B (zh) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | 一种用醋酸铋制备硒化铋热电薄膜的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105576114A true CN105576114A (zh) | 2016-05-11 |
CN105576114B CN105576114B (zh) | 2018-05-15 |
Family
ID=55886030
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510943203.9A Expired - Fee Related CN105576114B (zh) | 2015-12-17 | 2015-12-17 | 一种用醋酸铋制备硒化铋热电薄膜的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105576114B (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101214933A (zh) * | 2008-01-10 | 2008-07-09 | 华中科技大学 | 一种制备金属硒化物薄膜的方法 |
EP2072644A1 (en) * | 2007-12-21 | 2009-06-24 | ETH Zürich, ETH Transfer | Device and method for the electrochemical deposition of chemical compounds and alloys with controlled composition and or stoichiometry |
CN101630701A (zh) * | 2008-12-03 | 2010-01-20 | 山东建筑大学 | 一种太阳电池用铜铟硒光电薄膜材料的制备方法 |
CN102603202A (zh) * | 2012-03-12 | 2012-07-25 | 山东建筑大学 | 一种制备硒化锡光电薄膜的方法 |
CN102603201A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-07-25 | 山东建筑大学 | 一种硒化亚铜薄膜的制备方法 |
-
2015
- 2015-12-17 CN CN201510943203.9A patent/CN105576114B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2072644A1 (en) * | 2007-12-21 | 2009-06-24 | ETH Zürich, ETH Transfer | Device and method for the electrochemical deposition of chemical compounds and alloys with controlled composition and or stoichiometry |
CN101214933A (zh) * | 2008-01-10 | 2008-07-09 | 华中科技大学 | 一种制备金属硒化物薄膜的方法 |
CN101630701A (zh) * | 2008-12-03 | 2010-01-20 | 山东建筑大学 | 一种太阳电池用铜铟硒光电薄膜材料的制备方法 |
CN102603201A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-07-25 | 山东建筑大学 | 一种硒化亚铜薄膜的制备方法 |
CN102603202A (zh) * | 2012-03-12 | 2012-07-25 | 山东建筑大学 | 一种制备硒化锡光电薄膜的方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
A.P. TORANE ET AL.: "Preparation and characterization of electrodeposited Bi<sub>2</sub>Se<sub>3</sub> thin films", 《MATERIALS CHEMISTRY AND PHYSICS》 * |
X.WANG, ET AL: "Preparation and electrical transport properties of nanostructured Sb<sub>2</sub>Se<sub>3</sub> films fabricated by combining spin-coating and gas-induced reduction", 《J NANOPART RES》 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105576114B (zh) | 2018-05-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102034898B (zh) | 一种太阳电池用铜铟硫光电薄膜材料的制备方法 | |
CN104218114B (zh) | 一种二维异质结太阳能电池及其制备方法 | |
CN104011879B (zh) | 形成用于太阳能电池的cigs光吸收层的方法及cigs太阳能电池 | |
CN103474243A (zh) | 基于硫化镍纳米片的染料敏化太阳能电池对电极制备方法 | |
CN103426976B (zh) | 一种利用可重复使用的衬底制备多晶硅薄膜的方法 | |
CN105551936A (zh) | 一种硝酸盐体系两步法制备铜铟硫光电薄膜的方法 | |
CN102544230A (zh) | 一种生长可变禁带宽度的Cd1-xZnxTe薄膜的方法 | |
Adam et al. | Electrocatalytic reduction of carbon dioxide using Sol-gel processed Copper Indium Sulfide (CIS) immobilized on ITO-coated glass electrode | |
CN103898589A (zh) | 一种纳米铋氧化物薄膜的制备方法 | |
CN103400893A (zh) | 一种制备铜锌锡硫光电薄膜的方法 | |
CN105576114A (zh) | 一种用醋酸铋制备硒化铋热电薄膜的方法 | |
CN105489672A (zh) | 一种氯化物体系两步法制备铜铟硒光电薄膜的方法 | |
CN105552166A (zh) | 一种硝酸盐体系两步法制备铜铟硒光电薄膜的方法 | |
CN105552205B (zh) | 一种用氯化铋制备硒化铋热电薄膜的方法 | |
CN103390692B (zh) | 一种制备铜铟碲薄膜的方法 | |
CN105483790B (zh) | 一种用氧化铋制备硒化铋热电薄膜的方法 | |
CN105439106B (zh) | 一种用硫酸铋制备硒化铋热电薄膜的方法 | |
CN105541121B (zh) | 一种用硝酸铋制备硒化铋热电薄膜的方法 | |
CN107994097B (zh) | 一种太阳能电池的制备方法 | |
CN105244408A (zh) | 一种由氯化铜制备氧化亚铜光电薄膜的方法 | |
CN105529243A (zh) | 一种硫酸盐体系两步法制备铜铟硒光电薄膜的方法 | |
CN102544431B (zh) | 用于制备光电催化三氧化钨薄膜电极的组合物浆料和方法 | |
CN105152122B (zh) | 一种无机/有机半导体纳米复合结构及其制备方法和应用 | |
CN105514191A (zh) | 一种醋酸盐体系两步法制备铜铟硒光电薄膜的方法 | |
CN202190428U (zh) | 一种用于制备薄膜太阳能电池吸收层的中频感应加热装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180515 Termination date: 20191217 |