Bi-Te계 열전재료의 합성 및 소재화에 따른 열전특성 변화 거동 연구 = Influence of Synthesis and Sintering Variables on Thermoelectric Behavior of Bi-Te based Materials

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• 1. 연구의 배경 1
• 2. 연구동향 2
• 3. 연구목적 3
• II. 이론적 배경 5
• 1. 열전 효과 (Thermoelectric effect) 5
• 1) 제벡 효과 (Seebeck effect) 5
• 2) 펠티에효과 (Peltier effect) 6
• 3) 톰슨효과(Thomson effect) 7
• 2. 열전 파라미터 (Thermoelectric Parameter) 12
• 1) 열전 파라미터 정의 13
• 2) 제벡 계수 (Seebeck Coefficient) 14
• 3) 전기전도도 (Electric Conductivity) 15
• 4) 파워 팩터 (Power factor) 17
• 5) 열전도도 (Thermal Conductivity) 19
• 6) 열전성능 최적화 20
• 3. 열전재료 연구 동향 22
• 1) 열전 재료 연구 동향 22
• 2) 열전재료 종류 및 응용 24
• 3) Bi-Te계 열전재료의 연구 동향 27
• 4. Bi-Te계 열전재료 29
• 1) Bi-Te계 열전재료의 특징 29
• 2) Bi-Te계 열전재료 제조 방법 35
• 3) 열전소재 구성(모듈, 소자) 38
• 5. 분말합성 공정 및 소재화 공정 41
• 1) 열전 분말 합성을 위한 분말 공정 기술 41
• 2) 열전소재 제조를 위한 분말 소재화 공정 43
• III. 실험방법 45
• 1. 열전 분말 합성 45
• 1) 용해 공정에 의한 열전 분말 합성 45
• 2) 산화물 분말을 이용한 기계적 밀링 공정 45
• 3) 염을 이용한 화학적 방법 46
• 4) 열전 분말 소재의 특성 평가 47
• 2. 열전 소재화 공정 50
• 1) 분말 1축 가압 성형 공정에 의한 소재화 공정 50
• 2) 정수압 성형 공정에 의한 등방형 열전 소재제조 51
• 3) 열전소재의 특성평가 55
• IV. P형 열전분말 합성 및 열전소재 제조 59
• 1. 조성제어에 따른 상온열전특성 영향 59
• 1) BixSb2-xTe3 열전분말의 제조 및 소결 59
• 2) BixSb2-xTe3 소결체의 결정구조 및 미세조직 63
• 3) BixSb2-xTe3 소결체의 전기적 특성 68
• 4) BixSb2-xTe3 소결체의 열적특성 78
• 5) BixSb2-xTe3 소결체의 성능지수 78
• 2. 나노입자 분산에 의한 열전특성 영향 81
• 1) 열전분말의 합성 81
• 2) Al2O3 분산입자가 미세조직에 미치는 영향 85
• 3) Al2O3 분산입자가 전하거동에 미치는 영향 89
• 4) Al2O3 분산입자가 열적 특성에 미치는 영향 94
• 5) Al2O3 분산입자가 성능지수에 미치는 영향 96
• 3. 산화물을 이용한 수소-환원처리가 열전특성에 미치는 영향 98
• 1) Bi-Sb-Te계 분말에서 복합산화물 형성의 영향 102
• 2) Bi-Sb-Te계 합금분말 형성에 미치는 환원공정변수 103
• 3) Bi-Sb-Te계 소결체의 열전 특성 103
• V. N형 열전분말 합성 및 열전소재 제조 108
• 1. 기계적 밀링에 의한 열전 특성 변화 108
• 1) 기계적 밀링에 따른 열전분말 형성에 미치는 영향 108
• 2) 기계적 밀링에 따른 소결체 결정구조 및 미세조직 110
• 3) 기계적 밀링에 따른 소결체의 열전기적 특성 116
• 4) 기계적 밀링에 따른 소결체의 성능지수 116
• 2. Se 조성제어에 따른 열전특성 영향 120
• 1) Bi2Te3-ySey 열전분말의 제조 및 소결 120
• 2) Bi2Te3-ySey 소결체의 결정구조 및 미세조직 122
• 3) Bi2Te3-ySey 소결체의 열전기적 특성 126
• 4) Bi2Te3-ySey 소결체의 성능지수 130
• VI. 정수압 소재화공정-이방성제어 및 균질화 133
• 1. Bi-Te계 열전 소재의 소결 방법에 따른 특성변화 133
• 1) 소결체의 상분석 및 이방성 137
• 2) 소결체의 파단면 및 EBSD 분석 139
• 3) 소결체의 열전 특성 평가 142
• 2. Bi-Te계 열전 소재의 밀도 및 균질성 제어를 위한 정수압 성형(CIP) 148
• 3. 정수압 소결 열전 소재의 밀도 및 균질성 제어 및 Size-up 공정 150
• VII. 결론 158