新穎金屬與第六族元素(硫、硒、碲)之固態化合物的合成、鑑定與熱電性質的研究

Abstract

本計畫的主要目的為合成新穎固態化合物，並對其結構, 物理與化學性質做詳細的解析、以 及尋找可能的高性能熱電材料。含硫、硒、碲之三元，四元金屬固態化合物之合成與鑑定為 本計畫主要著眼的目標。具體研究方向包含以下兩個主要系統: 1)T-M-M』X 與2) M-M』 -M」-X。其中T 為過渡金屬元素；M、M』與M」 為第三至第五族元素；X 為第六族元素(S、 Se、Te)。本計畫的主要目標為合成新穎固態化合物，並對其結構, 物理與化學性質做詳細的 解析、以及尋找可能的高性能熱電材料。在實驗的部份將從本實驗室先前所合成之化合物為 基礎，針對可能的3 元以及4 元的固態系統做有系統的研究。在實驗的過程將以元素與二元 化合物為起始反應物、利用 1) 真空高溫合成(Tmax = 1050 °C)；2) 在Ar 的環境下以高溫電 弧合成 (Tmax~2000 °C)；或以 3) 融熔化的鹽類做為溶液在真空、較低的溫度下反應(Tmax~ 600 °C)，使假設的反應進行並產生預期的固態化合物。所合成之化合物將進行晶體結構分 析；熱分析(TG/DTA)；元素分析(SEM/TEM/EDS)；反射光譜(UVVIS，IR)，磁性、導電、 導熱與熱電性質(Seebeck coefficient)的測量以決定是否為好的熱電材料。除了實驗以外，固 態化合物的電子組態的理論計算亦將對已知以及新潁的化合物做物性的推測以及探討其在應 用上的可能性。本計畫將對具混合填占的固態化合物做基礎研究，將各種可能結構之組合進 行理論計算，以單位原子所貢獻的總能量(total energy per atom)為基礎探討其原子位置與結 構,物理以及化學性質的關係，並進一步推測新的實驗方向去合成具有特殊的性質的新熱電材 料。