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【6h】

铟掺杂β-ZnSb晶体结构的Rietveld精修

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目录

文摘

英文文摘

声明

第1章前言

1.1研究背景和意义

1.2热电效应及其原理

1.2.1 Seebeck效应

1.2.2 Peltier效应

1.3热电性能参数

1.3.1 Seebeck系数

1.3.2电导率

1.3.3热导率

1.4发电用热电材料类型

1.5 β-Zn4Sb3化合物的研究现状

1.5.1 β-Zn4Sb3化合物的晶体结构

1.5.2 β-Zn4Sb3化合物的热电输运特性

1.5.3 β-Zn4Sb3热电材料面临的问题

1.6本论文选题目的和研究内容

第2章晶体结构Rietveld精修方法概述

2.1 Rietveld全谱拟合分析原理

2.1.1 2θ位置的计算方法

2.1.2结构因子和强度分布的计算方法

2.1.3衍射谱的计算方法

2.1.4最小二乘法拟合

2.2 Rictvdd精修函数确定

2.2.1峰形函数

2.2.2峰宽函数

2.2.3本底函数

2.3择优取向校正

2.4 Rietveld精修策略

2.4.1 Rietveld精修的基本条件

2.4.2 Rietveld精修的步骤

2.4.3 Rietveld精修的评判因子

第3章实验研究

3.1样品合成

3.2合成试样的物相组成

第4章Zn位In掺杂β-Zn4Sb3晶体结构的Rietveld精修

4.1 Zn位In掺杂β-Zn4Sb3晶体结构的Rietveld精修策略

4.1.1 Zn位In杂质优先占位

4.1.2 Zn位In掺杂上限

4.1.3初始结构模型选择

4.1.4小节

4.2 Zn位In杂对β-Zn4Sb3晶体结构的影响

4.2.1 In杂质对晶格常数的影响

4.2.2 In杂质对分数坐标的影响

4.2.3 In杂质对占位率的影响

4.2.4 In杂质对键长和键角的影响

4.3本章小结

第5章Sb位In掺杂β-Zn4Sba晶体结构的Rietveld精修

5.1 Sb位In掺杂β-Zn4Sb3晶体结构的Rietveld精修策略

5.1.1 Sb位In杂质优先占位

5.1.2 Sb位In掺杂上限

5.1.3初始结构模型选择

5.1.4小节

5.2 Sb位In掺杂对β-Zn4Sb3晶体结构的影响

5.2.1 In杂质对晶格常数的影响

5.2.2 In杂质对分数坐标的影响

5.2.3 In杂质对占位率的影响

5.2.4 In杂质对键长和键角的影响

5.3本章小结

第6章填隙位In掺杂β-Zn4Sb3晶体结构的Rietveld精修

6.1填隙位In掺杂β-Zn4Sb3晶体结构的Rietveld精修策略

6.1.1填隙位In杂质优先占位

6.1.2填隙位In掺杂上限

6.1.3初始结构模型选择

6.1.4小节

6.2填隙位In掺杂对β-Zn4Sb3晶体结构的影响

6.2.1 In杂质对晶格常数的影响

6.2.2 In杂质对分数坐标的影响

6.2.3 In杂质对占位率的影响

6.2.4 In杂质对键长和键角的影响

6.3本章小结

第7章结论

致 谢

参考文献

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摘要

β-Zn4Sb3是最具应用前景的中温热电材料之一。但近年的研究表明,三原子填隙模型所选择的结构参数及β-Zn4Sb3化合物低热导率的机理解释还有待商榷。已有的In掺杂研究都集中在Zn位取代对热电性能的影响,目前对Sb位是否能用In掺杂尚不清楚。本文以名义组成为Zn4-mInmSb3、Zn4Sb3-mInm和Zn4Sb3Inm的Zn位、Sb位和填隙位In掺杂β-Zn4Sb3化合物为研究对象,采用三原子填隙模型对三个系列In掺杂β-Zn4Sb3化合物的X射线衍射数据进行Rietveld结构精修,重点研究了In掺杂位置对β-Zn4Sb3晶体结构的影响。
   在Zn位In掺杂Zn4-mInmSb3化合物中,In优先占据填隙Zn(2)位和Zn(3)位,掺杂上限约为4.07 at%(即m≈0.163)。在m=0~0.16内随m增大,晶格常数a、c和晶胞体积V均线性增大;36fZn位的分数坐标x,y,z逐渐增大,18e Sb位的分数坐标x和12c Sb位的分数坐标z均线性增大;填隙位上In原子的占位率逐渐增加、Zn原子的占位率逐渐减少,填隙位总的占位率略减小,由0.1724降至0.1698,但36fZn位的Zn原子、18e Sb位和12c Sb位的Sb原子的占位率几乎不变。In取代填隙位Zn可导致Sb-Sb二聚体的键长缩短,并使晶格Zn轻微偏离Sb(2)而靠近Sb(1)。
   在Sb位In掺杂Zn4Sb3-mInm化合物中,In优先占据12c Sb位,掺杂上限约为3.00at%(即m≈0.09)。m=0~0.09内随m增大,晶格常数a和晶胞体积V均线性增大,c线性减小;36fZn位的分数坐标x,y和18e Sb位的分数坐标x均线性增大,36fZn位和12c Sb位的分数坐标z降低;12c Sb上In原子占位率逐渐增加、Sb原子占位率逐渐减少,12c Sb位总的占位率和18e Sb位的占位率几乎不变;填隙位Zn的总占位率稍增大,由0.1785增大至0.2017。In占据12c Sb位可导致Sb-Sb二聚体的键长伸长,并使晶格Zn轻微偏离Sb(1)而靠近Sb(2)。
   在填隙位In掺杂Zn4Sb3Inm化合物中,In优先占据填隙位,掺杂上限约为0.54 at%(即m≈0.038)。m=0~0.04内随着m增大,晶格常数a、c和晶胞体积V均线性增大;36fZn位的分数坐标x,y,z逐渐增大,18e Sb位的分数坐标x和12c Sb位的分数坐标z均线性增大;填隙位上In原子的占位率逐渐增加、Zn原子的占位率几乎不变,填隙位总的占位率稍增大,由0.1833增大至0.1970,但36fZn位、18e Sb位和12c Sb位的占位率几乎不变。In占据填隙位可导致Sb-Sb二聚体的键长略伸长。

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