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dc.contributor.advisor Lee, Jong Soo -
dc.contributor.author Jeong, Soo Yeol -
dc.date.accessioned 2017-05-10T08:52:55Z -
dc.date.available 2016-02-12T00:00:00Z -
dc.date.issued 2016 -
dc.identifier.uri http://dgist.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000002225903 en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/20.500.11750/1467 -
dc.description.abstract Recently a few years thermoelectric research area have focused on nanosize materials to break through the limit of figure of merit above the 3 for boosting commercialization. We also jumped on the field with two chemical approaches.
At the first, we induce the gold particles and combine with existing thermoelectric materials. In particularly, Bi0.5Sb1.5Te3 which is already well-known high performance p type thermoelectric materials at room temperature is sintered with spark plasma sintering (SPS) and hot pressing sintering (HPS) at different temperature. Gold doping compound are shown high carrier concentration due to substitution defect. Therefore high Au containing can affect to get large electrical conductivity around 7.8×104S/m SPS Au 2wt% compound and 13.5×104S/m HPS Au 2wt%. We demonstrated anisotropic properties of Bi0.5Sb1.5Te3 and compare between SPS and HPS compounds depending on temperature.
Second strategy is bottom up using colloid solution synthesis process for thermoelectric materials. We focus on the argyrodite crystal which is well known ultra low thermal conductivity to check the nano sizing effect. Here, we reported a new facile synthesis way to fabricate the colloidal Ag8SnSe6 nanocrystals and characterization nanocrystals. ⓒ 2016 DGIST
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dc.description.tableofcontents 1. Introduction 1 --
2. Theoretical background 5 --
2.1. Quantum Dots 5 --
2.1.1. Quantum confinement effect 5 --
2.2. Thermoelectric 6 --
2.2.1. Relation among the thermoelectric coefficient 6 --
2.2.2. The figure of merit 6 --
3. Experiments 8 --
3.1. Synthesis of Bi0.5Sb1.5Te3 with gold 8 --
3.1.1. Chemicals 8 --
3.1.2. Ligand exchange 8 --
3.1.3. Sintering process 9 --
3.2. A facile synthesis of Ag8SnSe6 nanocrystals 9 --
3.2.1. Chemicals 9 --
3.2.2. Synthesis of Ag8SnSe6 nanocrystals 10 --
3.2.3. Synthesis of Ag8SnS6 nanocrystals 10 --
3.2.4. Gram-scale synthesis of Ag8SnSe6 nanocrystals 11 --
3.3. Characterization and measurement 12 --
4. Results & Discussion 13 --
4.1. The effect of Au particle and sintering condition on Bi0.5Sb1.5Te3 thermoelectric properties 13 --
4.2. A facile synthesis of Ag8SnSe6 nanocrystals 31 --
4.2.1. A new synthesis way of colloid Ag8SnSe6 nanoparticles 31 --
4.2.2. A modifying synthesis method of colloid Ag8SnS6 nanoparticles 34 --
5. Summary & conclusion 37 --
6. References 38--
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dc.format.extent 49 -
dc.language eng -
dc.publisher DGIST -
dc.subject thermoelectric -
dc.subject nanocrystals -
dc.subject Bi0.5Sb1.5Te3 -
dc.subject argyrodite -
dc.subject colloidal solution synthesis -
dc.subject 콜로이드 용액 합성 -
dc.subject 열전소자 -
dc.subject 나노입자 -
dc.title Nanostructuring materials using solution synthesis approach for high performance thermoelectric devices -
dc.title.alternative 높은 성능의 열전소자 제작을 위한 용액공정의 나노 구조화 물질 개발 -
dc.type Thesis -
dc.identifier.doi 10.22677/thesis.2225903 -
dc.description.alternativeAbstract 열전소자의 성능지수를 향상시키기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있으며 최근 몇 년간 나노크기의 입자를 만들거나 석출시켜 낮은 열전도도를 유도하는 연구를 통해 2.3 이상의 높은 열전성능지수를 얻을 수 있었다. 따라서 본 연구에서는 나노 사이즈의 금 입자를 화학적 방법으로 환원과 동시에 기존에 알려진 정공 타입의 Bi0.5Sb1.5Te3 물질과 혼합하여 350℃에서 방전 플라즈마 소결과 450℃에서 열간압 소결을 통해 측정용 펠릿을 만들어 비교하였다. 금 입자의 함량이 증가 할수록 금 입자의 치환형 결함에 의한 정공 농도의 증가로 전기전도도가 증가하며 방전 플라즈마 소결의 경우 금 입자가 없는 화합물과 비교하여 전 온도 영역에서 높은 열전 성능지수인 0.55를 얻을 수 있었다. 또한 방전 플라즈마 소결로 제작된 펠릿에서 나타나는 AuTe2 이차상과 더불어 내부 불순물에 의한 격자 열전도도의 감소를 확인 할 수 있었다. 방전 플라즈마 소결을 통해 제작한 펠릿은 가공을 통해 압력에 수직방향과 수평방향의 물성 차이를 측정하여 비교하였다. 또한 방전 플라즈마와 열간압에 의한 소결 결과물의 열전특성 차이를 분석하였다. 열간압에 의한 펠렛은 방전 플라즈마와 금 함량에 따라 비슷한 경향성을 보이지만 대체적으로 모든 열전성능에 있어서 우수한 성질을 가진다. 이는 방전 플라즈마 상에서 보이는 안티모니의 응집으로 인한 기저 상의 안티모니 부족으로 Bi0.5+xSb1.5-xTe3와 같은 조성을 가지게 되어 나타나는 것으로 생각 할 수 있다.
두 번째로 콜로이드 용액 합성을 통한 바텀 업 방법의 접근을 하였다. argyrodite 계열의 결정인 Ag8SnSe6의 콜로이드 나노 입자를 새로운 방법으로 더욱 싸고 간편하게 합성하여 높은 결정성을 가지는 나노크리스탈을 얻을 수 있었다. 특히 원료물질로 AgCl, Sn(Ⅱ)Cl2•2H2O, SeO2와 같은 새로운 조합의 물질을 사용하여 불순물을 제거하고 상대적으로 빠르고 낮은 온도에서 합성을 진행하였다. 또한 기존의 논문으로 알려진 Ag8SnS6의 합성방법을 수정하여 2 가지 argyrodite 계열 물질의 특성을 비교하였고 이를 통해 열전소자로 이용 가능성을 제시하였다. ⓒ 2016 DGIST
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dc.description.degree Master -
dc.contributor.department Energy Systems Engineering -
dc.contributor.coadvisor Lee, Jae Dong -
dc.date.awarded 2016. 2 -
dc.publisher.location Daegu -
dc.description.database dCollection -
dc.date.accepted 2016-02-12 -
dc.contributor.alternativeDepartment 대학원 에너지시스템공학전공 -
dc.contributor.affiliatedAuthor Jeong, Soo Yeol -
dc.contributor.affiliatedAuthor Lee, Jong Soo -
dc.contributor.affiliatedAuthor Lee, Jae Dong -
dc.contributor.alternativeName 정수열 -
dc.contributor.alternativeName 이종수 -
dc.contributor.alternativeName 이재동 -
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Department of Energy Science and Engineering Theses Master

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