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표제지
국문요약
Abstract
목차
1. 서론 10
2. 이론적 배경 13
2.1. 열전변환의 물리적 현상 13
2.1.1. Seebeck 효과(열전발전의 원리) 13
2.1.2. Peltier 효과(열전냉각의 원리) 14
2.1.3. Thomson 효과 15
2.1.4. Joule 열 15
2.2. 열전특성의 최적화 16
2.2.1. 성능지수(Figure of Merit)의 최적화 16
2.2.2. 캐리어농도의 최적화 17
2.2.3. 열전도도의 최소화 20
2.3. Bi₂Te₃계 열전반도체의 특징 23
2.3.1. Bi₂Te₃계 화합물의 결정구조 23
2.3.2. Bi₂Te₃계 열전반도체의 결함구조 및 소성변형의 영향 23
3. 실험방법 36
3.1. 열전반도체의 제조 36
3.2. 열전특성의 측정 37
3.2.1. 열전능의 측정 37
3.2.2. 전기비저항의 측정 38
3.2.3. 열전도도의 측정 38
3.2.4. 홀계수의 측정 39
4. 연구결과 및 고찰 48
4.1. 수소환원에 따른 산소농도 변화 48
4.2. 수소환원에 따른 소결체의 열전특성 49
4.3. 수소환원 시 동반되는 어닐링 효과에 대한 고찰 53
5. 결론 72
References 74
감사의 글 76
Fig. 2-1(a)(b). Basic concept of Seebeck effect 27
Fig. 2-2. The basic concept of thermoelectric generation and the energy band diagram 28
Fig. 2-3. Schematic diagram of ∏-type thermoelectric generation module 29
Fig. 2-4. The basic concept of thermoelectric cooling and the energy band diagram 30
Fig. 2-5. Schematic diagram of ∏-type thermoelectric cooling module 31
Fig. 2-6. Schematic diagram of Thomson effect 32
Fig. 2-7. The relationship between thermoelectric properties and carrier concentration 33
Fig. 2-8. Crystal structure of Bi₂Te₃ compound 34
Fig. 2-9. Schematic energy diagram for point defects in Bi₂Te₃ 35
Fig. 3-1. Schematic fabrication diagram of thermoelectric semiconductor by SPS 40
Fig. 3-2. SPS system configuration 41
Fig. 3-3. Pulsed current flow through powder particles 42
Fig. 3-4. Heating cycle of sintering process 43
Fig. 3-5. Schematic diagram of measurement of Seebeck coefficient 44
Fig. 3-6. Schematic diagram of DC 4 probe method 45
Fig. 3-7. Schematic diagram of static comparative method 46
Fig. 3-8. Schematic diagram of measurement of Hall coefficient 47
Fig. 4-1. Effects of reduction time and temperature on oxygen content of n-type powders 56
Fig. 4-2. Effects of reduction time and temperature on oxygen content of p-type powders 57
Fig. 4-3. Effects of oxygen content on Seebeck coefficient of the n-and p-type compounds sintered by using the powders reduced in H₂atmosphere 58
Fig. 4-4. Effects of oxygen content on electrical resistivity of the n- and p-type compounds sintered by using the powders reduced in H₂atmosphere 59
Fig. 4-5. Effects of oxygen content on thermal conductivity of the n-type compounds sintered by using the powders reduced in H₂atmosphere 60
Fig. 4-6. Effects of oxygen content on thermal conductivity of the p-type compounds sintered by using the powders reduced in H₂atmosphere 61
Fig. 4-7. Effects of oxygen content on figure of merit of the n- and p-type compounds sintered by using the powders reduced in H₂atmosphere 62
Fig. 4-8. Effects of annealing and reduction on oxygen content of n-type powders 63
Fig. 4-9. Effects of annealing and reduction on oxygen content of p-type powders 64
Fig. 4-10. Effects of annealing and reduction on Seebeck coefficient of the n- and p-type sintered compounds 65
Fig. 4-11. Effects of annealing and reduction on electrical resistivity of the n- and p-type sintered compounds 66
Fig. 4-12. Effects of annealing and reduction on thermal conductivity of the n-type sintered compounds 67
Fig. 4-13. Effects of annealing and reduction on thermal conductivity of the p-type sintered compounds 68
Fig. 4-14. Effects of annealing and reduction on Figure of merit of the n- and p-type sintered compounds 69
Fig. 4-15. Effects of annealing and reduction on carrier concentration of the n- and p-type sintered compounds 70
Fig. 4-16. Effects of annealing and reduction on carrier mobility of the n- and p-type sintered compounds 71
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