ẢNH HƯỞNG của điều KIỆN CHẾ tạo lên sự HÌNH THÀNH TINH THỂ bi2te3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG ĐỌNG điện hóa

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Đỗ Quang Ngọc

ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN CHẾ TẠO LÊN SỰ HÌNH THÀNH
TINH THỂ Bi2Te3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG ĐỌNG ĐIỆN HÓA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – 2014

i


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------

Đỗ Quang Ngọc

ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN CHẾ TẠO LÊN SỰ HÌNH THÀNH
TINH THỂ Bi2Te3 BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG ĐỌNG ĐIỆN HÓA

Chuyên ngành: Vật lý Nhiệt
Mã số:

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. ĐỖ THỊ KIM ANH

Hà Nội – 2014

ii


Lời cảm ơn

Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn trân trọng và sâu sắc nhất tới cô giáo,
PGS.TS. Đỗ Thị Kim Anh, ngƣời đã tạo mọi điều kiện, động viên và giúp đỡ em
hoàn thành luận văn này.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy TS. Lê Tuấn Tú đã
dành thời gian hƣớng dẫn tận tình em về thực nghiệm, lý thuyết để hoàn thành luận
văn. Thầy đã giúp em có thêm nhiều kinh nghiệm học tập cũng nhƣ trong cuộc
sống.
Em xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ trong Khoa Vật lý - Trƣờng Đại
học Khoa học Tự nhiên, đặc biệt là các thầy cô trong Bộ môn Vật lý Nhiệt độ thấp.
Chính các thầy cô đã xây dựng cho em những kiến thức nền tảng và chuyên môn để
em có thể hoàn thành luận văn này.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình và bạn bè đã luôn bên em, cổ
vũ và động viên em những lúc khó khăn để có thể vƣợt qua và hoàn thành tốt luận
văn này.

Hà Nội, ngày tháng năm 2014
Học viên

Đỗ Quang Ngọc

iii

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHIỆT ĐIỆN ...... Error! Bookmark not defined.
1.1 Hiện tƣợng và hiệu ứng nhiệt điện ................... Error! Bookmark not defined.
1.1.1 Hiệu ứng Seebeck .................................... Error! Bookmark not defined.
1.1.2 Hiệu ứng Peltier ...................................... Error! Bookmark not defined.
1.1.3 Hiệu ứng Thomson .................................. Error! Bookmark not defined.
1.2 Các tính chất nhiệt điện cơ bản .......................... Error! Bookmark not defined.
1.2.1 Độ dẫn điện (σ) ........................................ Error! Bookmark not defined.
1.2.2 Hệ số dẫn nhiệt (κ) ................................... Error! Bookmark not defined.
1.2.3 Hệ số Seebeck (S) .................................... Error! Bookmark not defined.
1.2.4 Nhiệt độ trung hòa và sự đảo ngƣợc nhiệt độ ........ Error! Bookmark not
defined.
1.2.5 Hệ số phẩm chất (Figure of Merit) .......... Error! Bookmark not defined.
1.2.6 Năng lƣợng nhiệt ..................................... Error! Bookmark not defined.
1.3 Một số lý thuyết về nhiệt điện ........................... Error! Bookmark not defined.
1.4 Ứng dụng của máy nhiệt điện. .......................... Error! Bookmark not defined.
1.5 Các loại vật liệu nhiệt điện................................. Error! Bookmark not defined.
1.5.1 Vật liệu nhiệt điện kinh điển ..................... Error! Bookmark not defined.
1.5.2 Vật liệu Bi2Te3 ......................................... Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 2 PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM .. Error! Bookmark not defined.
2.1 Phƣơng pháp Vol-Ampe vòng (Cyclic Voltammetry - CV) .. Error! Bookmark
not defined.
2.2.1 Phƣơng pháp bốc bay chân không ........... Error! Bookmark not defined.
2.2.2 Phƣơng pháp chế tạo màng bằng phún xạ catot (Cathode Sputtering)
.......................................................................... Error! Bookmark not defined.

iv

2.2.3 Phƣơng pháp chế tạo màng bằng lắng đọng điện hóa .. Error! Bookmark
not defined.
2.3 Các phƣơng pháp phân tích mẫu. ...................... Error! Bookmark not defined.
2.3.1 Phƣơng pháp hiển vi điện tử quét (SEM). Error! Bookmark not defined.
2.3.2 Phƣơng pháp nhiễu xạ tia X (XRD). ....... Error! Bookmark not defined.
CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........... Error! Bookmark not defined.
3.1 Ảnh hƣởng của điều kiện lắng đọng lên màng Bi 2Te3…………………………………… ..37
3.1.1 Ảnh hƣởng của dung môi hòa tan ........... Error! Bookmark not defined.
3.1.2 Các loại điện cực ..................................... Error! Bookmark not defined.
3.2 Kết quả đo Vol-Ampe vòng (CV) ..................... Error! Bookmark not defined.
3.2.1 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng của Ethylene glycol (EG).Error! Bookmark
not defined.
3.2.2 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng của EG chứa 0,05 M Bi(NO3)3 ............ Error!
Bookmark not defined.
3.2.3 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng của dung dịch EG chứa 0,05 M TeCl4. Error!
Bookmark not defined.
3.2.4 Đặc trƣng Vol-Ampe vòng của dung dịch EG chứa 0,05 M Bi(NO 3)3 và
0,05 M TeCl4. ................................................... Error! Bookmark not defined.
3.3 Kết quả tạo màng ............................................... Error! Bookmark not defined.
KẾT LUẬN ............................................................. Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 5

v


Các ký hiệu & từ viết tắt


Q : Dòng nhiệt Peltier

 : Hệ số Seeback ở μV/K

 : Hệ số Seeback ở μV/K2
CV: Vol-Ampe vòng
E: Cƣờng độ điện trƣờng
E: Suất điện động
EG: Ethylene glycol
Q: Nhiệt lƣợng
S: Hệ số Seebeck
T: Nhiệt độ
V: Điện thế
ZT: hệ số phẩm chất (Figure of Merit)
θi: Nhiệt độ đảo ngƣợc
θn: Nhiệt độ trung hòa
κ: Hệ số dẫn nhiệt
μ: Hệ số Thomson
ρ: Điện trở suất

vi


Danh mục hình vẽ
Hình 1.1. Sơ đồ cặp nhiệt điện. ............................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.2. Mô hình hiệu ứng Thomson. ................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.3. Parabol sự biến đổi của suất điện động với gradient nhiệt độ. ......... Error!
Bookmark not defined.
Hình 1.4. Ảnh của một máy phát nhiệt điện sản xuất năng lƣợng (Weiling L. và
cộng sự., 2004) [23]. ............................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.5. Ảnh của một máy phát nhiệt điện sản xuất bởi Trung tâm bảo tồn năng

lƣợng Nhật Bản (the Japanese Energy Conservation Centre), sử dụng nhiệt thải là
nguồn năng lƣợng để tạo ra mật độ điện 100 kW/m3 (Weiling và cộng sự., 2004)
[23]. .......................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.6. Hình thu nhỏ của máy phát điện (Basel Ismail và cộng sự, 2009)[8]. . Error!
Bookmark not defined.
Hình 1.7. Sơ đồ của máy phát nhiệt điện vi mô có thể đƣợc sử dụng để chuyển đổi
nhiệt thải thành điện năng để điều khiển một con chip điện tử (Fleurial JP và cộng
sự, 2002)[5]. ............................................................ Error! Bookmark not defined.
Hình 1.8. Sơ đồ của máy phát nhiệt điện vi mô có thể đƣợc sử dụng để chuyển đổi
nhiệt thải thành điện năng để điều khiển một con chip điện tử (Glatz W. và cộng
sự, 2006)[6] ............................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 1.9. Mô tả sự phát triển của ZT theo thời gian. Vật liệu nhiệt điện làm mát
đƣợc thể hiện bằng dấu chấm màu xanh, vật liệu phát điện thể hiện bằng dấu tam
giác đỏ. ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 1.10. Hình dạng và cấu trúc của tinh thể Bi2Te3 (Bi - đỏ; Te – vàng).... Error!
Bookmark not defined.
Hình 1.11. Sơ đồ biểu diễn phƣơng pháp tổng hợp dây nano Bi2Te3. ............. Error!
Bookmark not defined.
Hình
2.1.
Mô
hình
tổng
quan
của
thí
nghiệm
CV………………............................Error! Bookmark not defined.
Hình 2.2. Đồ thị biểu diễn quan hệ dòng-thế trong quá trình khử.Error! Bookmark
not defined.

Hình 2.3. Đồ thị biểu diễn quan hệ dòng-thế trong quét thế vòng.Error! Bookmark
not defined.
Hình 2.4. Đặc trƣng Vol-Ampe vòng của dung dịch H2SeO3 nồng độ 20 mM Error!
Bookmark not defined.
Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lí hệ bốc bay chân không. . Error! Bookmark not defined.

vii


Hình 2.6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm lắng đọng điện hóa tạo màng Bi2Te3. ......... Error!
Bookmark not defined.
Hình 2.7. Thiết bị lắng đọng điện hóa. .................... Error! Bookmark not defined.
Hình 2.8. Sơ đồ cấu tạo của một kính hiển vi điện tử quét.Error! Bookmark not
defined.
Hình 2.9. Thiết bị SEM Jeol 5410 LV tại Đại học Quốc Gia Hà Nội. ............. Error!
Bookmark not defined.
Hình 2.10. Sơ đồ mô tả nguyên lý hoạt động của phƣơng pháp nhiễu xạ tia X.
................................................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.1. Dung dịch Bi(NO3)3 kết tủa khi hòa với nƣớc cất……………………
Error! Bookmark not defined.
Hình 3.2. Đặc trƣng Vol–Ampe vòng của EG (C2H6O2)Error!

Bookmark

not

defined.
Hình 3.3. Đặc trƣng Vol–Ampe vòng của EG (C2H6O2) chứa 0,05 M LiClO4 Error!
Bookmark not defined.
Hình 3.4. Đặc trƣng Vol–Ampe vòng của EG (C2H6O2) chứa 0,05 M Bi(NO3)3.

................................................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.5. Đặc trƣng Vol–Ampe vòng của EG (C2H6O2) chứa 0,05 M Bi(NO3)3 ở
nhiệt độ 50oC. .......................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.6. Đặc trƣng Vol-Ampe vòng của dung dịch EG chứa 0,05 M Bi(NO3)3 và
0,05 M LiClO4 ở nhiệt độ phòng. ............................ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.7. Đặc trƣng Vol-Ampe vòng của dung dịch EG chứa 0,05 M Bi(NO3)3 và
0,05 M LiClO4 ở nhiệt độ 500C. .............................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.8. Đặc trƣng Vol-Ampe vòng của dung dịch EG chứa 0,05 M TeCl4 ở nhiệt
độ phòng. ................................................................. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.9. Đặc trƣng Vol-Ampe vòng của dung dịch EG chứa 0,05 M TeCl4 ở nhiệt
độ 500C. ................................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.10. Đặc trƣng Vol-Ampe vòng của dung dịch EG chứa 0,05 M TeCl4 và
0,05 M LiClO4 ở nhiệt độ phòng. ............................ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.11. Đặc trƣng Vol-Ampe vòng của dung dịch EG chứa 0,05 M TeCl4 và
0,05 M LiClO4 ở nhiệt độ 50oC. .............................. Error! Bookmark not defined.

viii


Hình 3.12. Đặc trƣng Vol-Ampe vòng của dung dịch EG chứa 0,05 M Bi(NO3)3 ,
0,05 M TeCl4 và 0,05 M LiClO4 ở nhiệt độ phòng. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.13. Đặc trƣng Vol-Ampe vòng của dung dịch EG chứa 0,05 M Bi(NO3)3 ,
0,05 M TeCl4 và 0,05 M LiClO4 ở nhiệt độ 50oC. .. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.14. Đặc trƣng Vol-Ampe vòng của các chất Error! Bookmark not defined.
Hình 3.15. Màng Bi2Te3 sau khi lắng đọng ............. Error! Bookmark not defined.
Hình 3.16. Phổ EDS của màng Bi2Te3 đƣợc lắng đọng tại thế - 0,25 V, nhiệt độ
500C trên đế vàng. ................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.17. Phổ EDS của màng Bi2Te3 đƣợc lắng đọng tại thế - 0,25 V, nhiệt độ
700C trên đế vàng. ................................................... Error! Bookmark not defined.
Hình 3.18. Phổ nhiễu xạ tia X của màng Bi2Te3. .... Error! Bookmark not defined.

Bảng 4.1.Thành phần cấu tạo của màng Bi2Te3 đƣợc xác định bằng EDS……
Error! Bookmark not defined.

ix


MỞ ĐẦU
Nguồn năng lƣợng trên Trái Đất không phải là vô tận, các nguồn năng lƣợng
phục vụ chủ yếu cho nhu cầu của con ngƣời đƣợc khai thác có nguồn gốc từ hóa
thạch dạng than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên… đang ngày càng cạn kiệt. Thế kỷ 21, thế
giới bƣớc vào kỷ nguyên của khoa học kỹ thuật, công nghiệp, công nghệ sinh
học… các nguồn năng lƣợng lại càng trở nên quan trọng. Tài nguyên nhiên liệu và
năng lƣợng trở thành nguồn lực cơ bản đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội
của các quốc gia, quốc gia nào có nguồn tài nguyên này là cơ sở tiền đề tốt nhất cho
đáp ứng cho sự phát triển. Đây cũng chính là một trong số những nguyên nhân gây
nên tình trạng bất ổn về xã hội và chính trị. Điển hình là việc tranh giành các mỏ
dầu ở các nƣớc Trung Đông, hay gần đây là việc Trung Quốc đặt giàn khoan HD
981 trái phép trong vùng đặc quyền kinh tế của Việt Nam. Bởi vậy các vấn đề về
môi trƣờng, khí hậu, năng lƣợng trở thành mối quan tâm hàng đầu của các nƣớc
trên thế giới. Đặc biệt là sự nóng lên toàn cầu và sự hạn chế của các nguồn năng
lƣợng đã thúc đẩy các nhà nghiên cứu tìm hiểu và phát triển các dạng năng lƣợng
mới nhƣ: năng lƣợng mặt trời, năng lƣợng hạt nhân, năng lƣợng thuỷ triều,
gió…những dạng năng lƣợng bền vững. Theo báo cáo đầu tiên về năng lƣợng sạch
toàn cầu, Cơ quan Năng lƣợng quốc tế (IEA) nhận định, thế giới đã đạt đƣợc thành
công đầy ấn tƣợng trong việc phát triển công nghệ năng lƣợng sạch trên toàn cầu.
IEA nhấn mạnh, những phát triển then chốt là nghiên cứu, phát triển và khai thác
các công nghệ năng lƣợng sạch, bao gồm năng lƣợng tái sinh, năng lƣợng hạt nhân,
nhiêu liệu sinh học, hiệu quả năng lƣợng, phƣơng tiện vận tải chạy điện, thu và trữ
khí CO2 cũng nhƣ hiện trạng triển khai các nguồn năng lƣợng trên toàn cầu. Kể từ
năm 1990, tổng công suất phát điện từ nguồn năng lƣợng tái sinh đã tăng trung bình

hàng năm 2,7 %. Tăng nhanh nhất là điện mặt trời (điện năng phát ra tăng bình
quân hàng năm từ pin mặt trời (photovoltaic – PV) là 60% và từ các nhà máy nhiệt
điện tập trung từ mặt trời (concentraing solar thermal power – CSP) là 43 %, kế đến
là điện gió: 25% và nhiên liệu sinh học tăng 17% hàng năm). Dù năng lƣợng tái
sinh có nhƣợc điểm là hiệu suất khai thác kém và không ổn định . Ví dụ nhƣ: năng
lƣợng mặt trời chỉ khai thác vào ban ngày, thủy điện phải có đủ nƣớc và gió không

1


phải lúc nào cũng đủ mạnh để chạy các turbine … nhƣng năng lƣợng tái sinh vẫn
đang đƣợc đầu tƣ nghiên cứu, khuyến khích sử dụng trên toàn thế giới nhằm giảm
phụ thuộc vào dầu mỏ, giảm ô nhiễm môi trƣờng. Ít nhất 10 nƣớc trên thế giới đã
có thị trƣờng quy mô lớn trong nƣớc về năng lƣợng mặt trời, năng lƣợng gió. Năng
lƣợng gió đã có sự phát triển đầy ấn tƣợng trong thập kỷ qua với tổng công suất
phát điện trên toàn cầu cuối năm 2010 đạt 194 GW, tăng 10 lần so với mức 17 GW
vào cuối những năm 2000. Ngoài ra, năng lƣợng nhiệt cũng là một nguồn năng
lƣợng đáng chú ý bởi sự đa dạng về nguồn cung cấp đầu vào cho các thiết bị nhiệt
điện. Các nhà khoa học đang cố gắng phát triển các công nghệ mới có thể tận dụng
các nguồn nhiệt nhỏ. Điển hình nhƣ cơ thể chúng ta phát ra nhiệt độ khác với nhiệt
độ của môi trƣờng, máy sƣởi, ô tô, máy điều hòa, các máy công nghiệp, các lò
đốt…Đó là các nguồn cung cấp nhiệt nhỏ lẻ, ít đƣợc quan tâm. Tuy nhiên nếu tận
dụng và gom nhặt các năng lƣợng hao phí này để tái sử dụng là một cách giải quyết
đáng kể cho nhu cầu năng lƣợng của loài ngƣời tƣơng lai.
Việc chuyển đổi nhiệt thành điện đã đƣợc giới thiệu bởi Seebeck năm 1817
với một số vật liệu nhƣ sắt, đồng, chì và Bismuth (Bi) vv…[13]. Ông cũng khám
phá một chuỗi dài các vật liệu nhƣ vậy đƣợc gọi là chuỗi Seebeck để chọn vật liệu
nhiệt điện cần thiết trên cơ sở mật độ điện tử. Việc lắp ráp hai vật liệu khác nhau
(nối hai vật liệu bởi các dây dẫn, đƣợc hàn kín ở hai đầu) và có sự chênh lệch nhiệt
độ giữa hai mối hàn đƣợc gọi là cặp nhiệt điện. Thông thƣờng một mối hàn đƣợc

giữ ở nhiệt độ không đổi, còn mối hàn còn lại đặt trong môi trƣờng cần đo. Chúng
tạo ra một điện thế nhỏ giữa hai mối nối của cặp nhiệt điện. Đây có thể coi là một
mô hình máy phát điện quy mô nhỏ. Các mô hình nhiệt điện chủ yếu dựa trên ba
hiệu hứng nhiệt điện chính là hiệu ứng Seebeck, Peltier, và Thomson. Tuy đã đƣợc
khám phá ra từ thế kỷ 19, nhƣng tại thời điểm đó, các nhà khoa học không tìm kiếm
đƣợc vật liệu thích hợp cho quy mô máy phát nhiệt điện. Đa số các vật liệu đều có
hệ số nhiệt điện khác không, chúng vẫn là quá nhỏ để có thể sử dụng. Tìm kiếm
một vật liệu có chi phí thấp cũng là một vấn đề. Trải qua quá trình phát triển gần
200 năm, đến thế kỷ 21 công nghệ nano ra đời đã cho thấy nhiều vật liệu thấp chiều

2


nhƣ Bi2Te3 có hệ số nhiệt điện cao và khả thi cho việc ứng đụng các máy nhiệt điện
vào thực tế.
Ngày nay, vật liệu nhiệt điện dần đóng vai trò quan trọng trong kỹ thuật
chuyển đổi năng lƣợng, chúng có những ƣu điểm [13,19,20]:
- Công nghệ này là ổn định và hoàn toàn không gây bất kỳ loại ô nhiễm
môi trƣờng và những tác dụng ngoại cảnh.
- Hoạt động của nó là dễ dàng và không có sử dụng bộ phận chuyển động
nên không gây tiếng ồn.
- Tất cả các vật liệu nhiệt điện không có tính phóng xạ độc hại và là một
trong những đặc điểm cần thiết của hệ thống sinh thái thân thiện.
- Vật liệu nhiệt điện rất đa dạng, có sẵn (tất cả các kim loại, phi kim loại và
chất bán dẫn); có nghĩa là vật liệu nhiệt điện có thể đƣợc lựa chọn theo thứ tự các
yêu cầu về chi phí, kích thƣớc, điều kiện vật lý và hóa học vv .
- Các con chip điện tử có kích thƣớc nhỏ cũng có thể đƣợc tạo ra bằng công
nghệ nano và công nghệ màng mỏng.
- Các nguồn nhiệt điện rất linh hoạt và có khả năng hoạt động ở nhiệt độ
cao.

Đại lƣợng đặc trƣng cho hiệu suất của vật liệu chuyển hóa năng lƣợng
nhiệt thành năng lƣợng điện là hệ số phẩm chất (figure of merit), Z. Vật liệu có
khả năng ứng dụng trong thực tế phải có ZT >1 và hoạt động ổn định trong vùng
nhiệt độ làm việc. Các vật liệu có hệ số phẩm chất đáp ứng yêu cầu thực tế là
Bi 2Te3, Sb2Te3, Sb2Se3 đƣợc sử dụng rộng rãi ở nhiệt độ phòng. Từ những năm
1960 trở lại đây, có rất nhiều nhóm các nhà khoa học đi sâu vào nghiên cứu hiện
tƣợng nhiệt điện của các vật liệu bán dẫn loại n và loại p. Những nhà nghiên cứu
đã cố gắng tìm cách làm tăng hệ số phẩm chất Z cũng nhƣ tích số ZT của vật liệu ở
nhiệt độ cao và nhiệt độ phòng bằng nhiều phƣơng pháp chế tạo khác nhau cũng
nhƣ thay đổi thành phần của vật liệu. Tìm cách đƣa chúng vào ứng dụng ở các điều
kiện, kích thƣớc khác nhau. Nhiều vật liệu nhiệt điện có hệ số phẩm chất cao đã
đƣợc tìm ra. Một trong những vật liệu đƣợc lựa chọn hàng đầu đó là Bi2Te3 dạng
màng nano cho kết quả khả quan về chỉ số chất lƣợng (ZTmax ~1,5). Tại bộ môn

3


Vật lí Nhiệt độ thấp Trƣờng Đại học Khoa học Tự Nhiên – ĐHQGHN, nhóm
chúng tôi cũng đã tìm hiểu ảnh hƣởng của điều kiện chế tạo nên việc hình thành
tinh thể Bi2Te3 bằng phƣơng pháp lắng đọng điện hóa. Bi2Te3 là một chất bán dẫn,
một hợp chất của bismuth (Bi) và tellurium (Te) còn đƣợc gọi là bismuth (III)
telluride. Trong tự nhiên Bi2Te3 rất hiếm và thƣờng tồn tại ở dạng hợp chất của BiTe-S-(Se). Để tổng hợp Bi2Te3 ta có thể cho bismuth và tellurium vào trong một
ống thạch anh ở điều kiện chân không (nếu bị rò rỉ có thể phát nổ) và làm nóng đến
800oC trong lò nung (phƣơng pháp Gradient – Freeze). Tuy nhiên các phƣơng pháp
thông thƣờng rất tốn kém và không chế tạo đƣợc Bi2Te3 dƣới dạng màng mỏng. Để
giải quyết các vấn đề trên thì nhóm chúng tôi sử dụng phƣơng pháp lắng đọng điện
hóa. Một phƣơng pháp đã đƣợc các nhóm nghiên cứu sử dụng để chế tạo các loại
màng mỏng. Do có ƣu điểm cơ bản là đơn giản, tiêu tốn ít năng lƣợng, nguyên liệu
cho sản phẩm là các màng đủ tiêu chuẩn. Trong luận văn tôi đi tìm hiểu về ảnh
hƣởng của các điều kiện chế tạo tinh thể Bi2Te3 nhƣ : Dung môi hòa tan Bi, Te và

Bi2Te3, thế làm việc của các điện cực, nhiệt độ của dung môi … Nội dung luận văn
gồm 3 phần chính:
Chƣơng 1 – Tổng quan về nhiệt điện.
Chƣơng 2 – Phƣơng pháp thực nghiệm.
Chƣơng 3 – Kết quả và thảo luận.

4


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Ngô Đình Sáng (2013), Mô phỏng vật lý linh kiện, chế tạo và khảo sát tính
chất một số lớp chính của pin mặt trời thế hệ mới trên cơ sở màng
mỏng CIGS , luận án tiến sỹ Vật lý, Trƣờng Khoa học Tự Nhiên, Đại
học Quốc gia Hà Nội.
2. Ngô Thu Hƣơng (2005), Chế tạo và nghiên cứu các tính chất Điện và Quang
Bi – Te, Đề tài NCKH. QT.05.12

Tiếng Anh
1. Cengel YA, Boles MA. (2008), “Thermodynamics: An engineering
approach”. 6th ed. McGraw-Hill press, New York, 623-652.
2. Chen L, Li J, Sun F, Wu C. (2005), “Performance optimization of a twostage semiconductor thermoelectric-generator”, Appl Energy; 82:
300-312.
3. Fleurial, J.-P., Ryan, M.A., Borshchevsky, A., Phillips, W., Kolawa, E.A.,
Snyder, G.J., Caillat, T., Kascich, T., Mueller, P. (2002):
US20026388185.
4. Glatz W, Muntwyler S, Hierold C. (2006), “Optimization and fabrication
of thick flexible polymer based micro thermoelectric generator”,
Sens Actuators; 132: 337-345.
5. Hai P. Nguyen, Minxian Wu, Jiale Su, Ruud J.M. Vullers, Philippe M.

Vereecken, Jan Fransaer (2012). “Electrodeposition of bismuth
telluride thermoelectric films from a nonaqueous electrolyte using
ethylene glycol” Electrochimica Acta, Volume 68, Pages 9-17
6. Ismail, Basel I.; Ahmed, Wael H. (2009), “Thermoelectric Power Generation
Using Waste-Heat Energy as an Alternative Green Technology”,
Recent Patents on Electrical & Electronic Engineering (Formerly
Recent Patents on Electrical Engineering), Volume 2, Number 1,
pp. 27-39(13)

5


7. Jinushi T, Okahara M, Ishijima Z, Shikata H, Kambe M. (2007),
“Development of the high performance thermoelectric modules for
high temperature heat sources”, Mater Sci Forum; 534-536: 15211524.
8. Min G, Rowe DM. (2007), “Ring-structured thermoelectric module”,
Semicond Sci Technol; 22: 880-883.
9. Min G, Rowe DM. (2002), “Symbiotic application of thermoelectric
conversion

for

fluid

preheating/power

generation”,

Energy

Conversion Management, 43: 221-228.
10. Min G, Rowe DM, Kontostavlakis K. (2004), “ Thermoelectric figure-ofmerit under large temperature differences”, J Phys D: Appl Phys,
37: 1301-1304.
11. Minxian Wu, Hai P. Nguyen, Ruud J. M. Vullers, Philippe M. Vereecken,
Koen Binnemans, and Jan Fransaer (2013), “Electrodeposition of
Bismuth Telluride Thermoelectric Films from Chloride-Free Ethylene
Glycol Solutions”, Journal of the Electrochemical Society, 160(4)
D196-D201
12. Nuwayhid RY., Rowe DM., Min G. (2003), “Low cost stove-top
thermoelectric generator for regions with unreliable electricity
supply” Renewable Energy; 28: 205-222.
13. Omer SA, Infield DG. (2000), “Design and thermal analysis of two
stagesolar concentrator for combined heat and thermoelectric power
generation”, Energy Conversion & Management; 41: 737-756.
14. Riffat SB, Ma X. (2003), “Thermoelectrics: A review of present and
potential applications”, Appl Therm Eng; 23: 913-935.
15. Rowe DM, Kuznetsov VL, Kuznetsova LA, Min G. (2002), “Electrical and
thermal transport properties of intermediate-valence YbAl3”, J Phys
D: Appl Phys; 35: 2183-2186.
16. Rowe DM, Min G. (1998), “Evaluation of thermoelectric modules for
power generation”, J Power Sources; 73: 193-198.

6


17. Rowe DM. ( 2006), “Thermoelectric waste heat recovery as a renewable
energy source”, Int J Innov Energy Syst Power; 1: 13-23.
18. Rowe DM. (1999), “Thermoelectrics, an environmentally-friendly source
of electrical power”, Renewable Energy; 16: 1251-1265.
19. Saiki S, Takeda SI, Onuma Y, Kobayashi M. (1985), “Thermoelectric

properties of deposited semiconductor films and their application”,
Elect Eng Jpn; 105(2): 387.
20. Stevens JW. (2001) “Optimal design of small T thermoelectric generation
systems”, Energy Conversion and Management; 42: 709-720.
21. Taguchi, T. (2007): US20070193617.
22. Weiling L, Shantung TU. (2004), “Recent developments of thermoelectric
power generation”, Chin Sci Bull; 49(12): 1212-1219.
23. Yadav A, Pipe KP, Shtein M. (2008), “Fiber-based flexible thermoelectric
power generator”, J Power Sources; 175: 909-913.
24. Yodovard P, Khedari J, Hirunlabh J. (2001) “The potential of waste heat
thermoelectric power generation from diesel cycle and gas turbine
cogeneration plants”, Energy Sources; 23: 213-224.

7