第38卷第2期无机材料学报Vol.38No.22023年2月JournalofInorganicMaterialsFeb.,2023收稿日期:2022-03-02;收到修改稿日期:2022-05-09;网络出版日期:2022-05-27基金项目:国家重点研究计划(2019YFA0704900)NationalKeyResearchandDevelopmentProgramofChina(2019YFA0704900)作者简介:华思恒(1997–),男,硕士研究生.E-mail:si.heng_0-1@whut.edu.cnHUASiheng(1997–),male,Mastercandidate.E-mail:si.heng_0-1@whut.edu.cn通信作者:鄢永高,研究员.E-mail:yanyonggao@whut.edu.cn;唐新峰,教授.E-mail:tangxf@whut.edu.cnYANYonggao,professor.E-mail:yanyonggao@whut.edu.cn;TANGXinfeng,professor.E-mail:tangxf@whut.edu.cn文章编号:1000-324X(2023)02-0163-07DOI:10.15541/jim20220106n型Bi2Te3基材料表面处理对热电单元性能的影响华思恒,杨东旺,唐昊,袁雄,展若雨,徐卓明,吕嘉南,肖娅妮,鄢永高,唐新峰(武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,武汉430070)摘要:Bi2Te3基微型热电器件的尺寸越小,界面结合强度及接触电阻对于器件力学性能、开路电压以及输出功率等的影响就越显著。因此开发成本低、工艺简单的热电单元制备技术,并使n型Bi2Te3基块体材料与阻挡层间的界面兼具低接触电阻、高结合强度具有重要意义。本工作将n型Bi2Te3基热电材料薄片在混合酸溶液(pH~3)中进行表面处理,随后进行化学镀Ni(5μm),再与Cu电极焊接制备得到热电单元。腐蚀后,n型Bi2Te3基热电材料表面大的沟壑与Ni阻挡层间形成锚固效应,腐蚀6min的材料结合强度高达15.88MPa。大沟壑表面进一步腐蚀后出现的精细分支与Ni阻挡层间形成纳米孔洞,显著增大了界面接触电阻,腐蚀2min的材料达到2.23Ω·cm2。最终,腐蚀4min后镀Ni的n型Bi2Te3基热电片材与p型Bi2Te3基热电片材制备的微型热电器件在20K温差(高温端306K,低温端286K)下的输出功率高达3.43mW,相较于商用电镀镀层制备的同尺寸器件提升了31.92%。本工作将为微型热电器件的性能优化提供支撑。关键词:Bi2Te3;界面结合强度;界面接触电阻;镍阻挡层;微型热电器件中图分类号:TQ174文献标志码:AEffectofSurfaceTreatmentofn-typeBi2Te3-basedMaterialsonthePropertiesofThermoelectricUnitsHUASiheng,YANGDongwang,TANGHao,YUANXiong,ZHANRuoyu,XUZhuoming,LYUJianan,XIAOYani,YANYonggao,TANGXinfeng(StateKeyLaboratoryofAdvancedTechnologyforMaterialsSynthesisandProcessing,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China)Abstract...
