[发明专利]一种用氯化铋制备硒化铋热电薄膜的方法

说明书

一种用氯化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BiCl3、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。

技术领域

本发明属于热电薄膜制备技术领域，尤其涉及一种用氯化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] Vasiliy O. Pelenovich, Renzheng Xiao, Yong Liu, Panke Liu,Mingkai Li, Yunbing He, Dejun Fu, Characterization of Bi2Se3:Fe epitaxialfilms grown by pulsed laser deposition, Thin Solid Films 577 (2015) 119–123.