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研究生: 陳園尹
Chen, Yun-Ying
論文名稱: 多元新穎金屬硫鹵族化合物之合成與物理性質
Syntheses and Physical Properties of New Multinary Metal Chalcohalides
指導教授: 許桂芳
Hsu, Kuei-Fang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 60
中文關鍵詞: 硫鹵族化合物熱電材料
外文關鍵詞: metal chalcohalides, thermoelectric materials
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  •   本論文以高溫長晶法,合成出六個具相同結構的新穎硫鹵族化合物Bi-Cu-X-Q (X=Cl, Br; Q=S, Se)。以化合物 1為例,晶系 (crystal system) 為 Monoclinic C2/m,晶格常數 (cell constants) 為a = 13.09 Å、b = 4.065 Å、c = 9.23 Å、β = 91.21 °及V = 491.6 Å3。結構中共有8個原子位置,可切成三個區塊A、B及C。區塊A為CuS4四面體,其中Cu產生錯排 (disorder) 現象分裂成三個位置,每個位置均未填滿。區塊B為BiS6八面體結構,其中一個S與Cl產生混填現象。區塊C為BiS5金字塔型結構。此三區塊以共用S的形式朝b軸方向無限延伸形成一個新穎的三維結構。在化合物 1a、1b、2a及2b中,S部分被Se取代。在化合物 2、2a及2b中,Cl完全被Br取代。此類化合物,隨著Se取代增加,能隙明顯下降,分佈在0.7~0.8eV,屬於一個窄能隙的半導體材料。熔點約在500℃,且具有共熔 (congruent melting) 現象,可利用垂直長晶法 (bridgman method) 來長晶。未來將測量S (Seebeck coefficient),朝熱電性質的方向做研究。

    A series of new metal chalcohalides Bi-Cu-X-Q (X=Cl, Br; Q=S, Se) were synthesized at 700℃. Compounds 1, 1a, 1b, 2, 2a and 2b are isostructural and crystallize in the same space group C2/m. The framwork can be divided into three domains of A, B and C. The domain A consists of CuQ4 tetrahedra and three disorderd Cu atoms with occupancies 7.8%, 9.1% and 40%. The domain B consists of BiQ6-xXx octahedra with x = 0.6. The domain C consists of BiQ5 square pyramidal structure. The six compounds have band gaps ranging from 0.7 eV to 0.8 eV. Differential thermal analyses reveal the six compounds feature congruent melting behaviors. The melting and recrystallization points of all the compounds occur at the similiar temperatures of 500℃ and 480℃ respectively. Polycrystalline ingot of 1 was grown by Bridgman method. The measurement of seebeck coefficient, electrical conductivity and thermal conductivity are undertaken.

    摘要 I 誌謝 V 表目錄 VIII 圖目錄 IX 第一章 緒論 1 第二章 金屬硫鹵族Bi-Cu-X-Q (X=Cl, Br; Q=S, Se)系統之合成與鑑定 6 2-1 合成方法 6 2-2 單晶X光繞射分析 10 2-3 能量散佈光譜儀 11 2-4 粉末X光繞射分析 13 2-5 微差熱分析 14 2-6 紫外-可見-近紅外光光譜儀 14 2-7垂直長晶法 15 2-8 熱電性質測量 18 第三章 結果與討論 19 3-1 結構描述 19 3-2 晶相和純度分析 29 3-3 化合物熔點測量 34 3-4 能隙分析 38 第四章 結論 40 第五章 參考文獻 41 第六章 附錄 44

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