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oe1(光电查) - 科学论文

24 条数据
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  • 铜/锑共掺杂调控锗碲基合金载流子浓度及热电性能并实现超低晶格热导率

    摘要： 原始GeTe材料展现出良好的热电性能，但受限于Ge空位导致的高载流子浓度(nH)和热导率。本研究选择Cu/Sb作为共掺杂剂以抑制高nH并降低热导率，在此条件下，本文提出的Ge0.85Te(CuSb)0.075体系在773K下获得了约1.62的优异zT值。结果表明：随着掺杂浓度增加，由于nH降至约1×102? cm?3，功率因子随之提升；同时总热导率也从约7.4 W m?1 K?1降至约1.59 W m?1 K?1，这源于超低的晶格热导率——其中晶界和点缺陷的多重散射机制对不同频率声子产生差异化分散作用。本研究发现结合了热学与电子策略，为开发无铅热电材料奠定了基础。

    关键词： 多散射机制，铜/锑共掺杂锗碲，热电材料，超低晶格热导率，zT值，载流子浓度，塞贝克系数

    更新于2025-11-14 17:03:37

  • 薄膜纳米晶Cu?SbSe?的环境表面稳定性及结构-性能关系

    摘要： 纳米晶材料具有高比表面积，因此在环境条件下可能比其块体材料具有显著更高的反应活性。这可能会以意想不到的方式影响器件功能。本研究通过热注射法合成了高质量的晶体Cu3SbSe4纳米晶，并采用配体交换工艺制备了薄膜。该薄膜暴露于空气后电子电导率显著提升，最高可达80 Ω?1cm?1。X射线光电子能谱观测表明，这种电导率提升与表面氧化过程相关。研究指出，这些材料在环境条件下发生的可观测变化，对于理解其作为器件组成部分时的性能特性具有重要关键意义。

    关键词： 表面氧化、地壳丰度高、铜锑硫属化合物、热注射法、热电材料、纳米颗粒

    更新于2025-11-14 15:19:41

  • 铟掺杂对n型Cu0.008Bi2Te2.7Se0.3电子输运性质的影响

    摘要： 掺杂是通过改变电子结构来提高热电合金热电优值(zT)的有效方法。本研究考察了铟掺杂对n型Cu0.008Bi2-xInxTe2.7Se0.3(x=0、0.005、0.01和0.015)多晶合金电子与热输运性能的影响。掺铟后合金电导率呈适度下降，塞贝克系数也略有降低。根据Goldsmid-Sharp公式计算显示合金带隙Eg轻微展宽，采用双能带模型估算了导带与价带参数。对于掺铟样品，电子浓度与迁移率同步降低导致电导率下降，但由于带隙展宽与能带参数改性的补偿作用，双极传导水平在掺杂后保持不变。同时发现铟掺杂对n型Cu0.008Bi2Te2.7Se0.3热导率影响甚微。因此当x=0.05时合金zT值略微提升至1.12，而更高掺杂量时则出现下降。

    关键词： 双极传导、热电材料、单抛物线能带模型、碲化铋

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 在CALPHAD模型中运用第一性原理计算确定二元PbSe半导体的载流子浓度

    摘要： PbSe是一种极具潜力的热电材料，通过纳米结构化、能带工程和载流子浓度调控可进一步提升其性能，因此深入理解PbSe中的缺陷至关重要。我们采用稀溶液近似下的第一性原理计算方法，系统研究了PbSe中点缺陷的形成能。研究发现：在富铅条件下，PbSe表现为以双电荷态硒空位为主导的n型半导体；而在富硒条件下，则呈现以双电荷态铅空位为主导的p型半导体特性——这两项结论均与既有实验结果相符。通过强制系统内所有带电原子态与电子态满足电中性条件，我们获得了温度及化学势相关的费米能级与载流子浓度分布。虽然第一性原理预测的载流子浓度与实验定性一致，但在数量级上存在微小偏差。为更精准描述实验数据，我们对PbSe开展了CALPHAD评估：将第一性原理参数作为输入值，专门针对二元半导体开发的五亚晶格CALPHAD模型（区别于既往将PbSe视为化学计量化合物的处理方式），该模型能准确描述实验观测的载流子浓度。此外还建立了适用于多元数据库的双亚晶格模型。两个模型均与实验数据高度吻合，且与第一性原理计算结果紧密匹配。这些CALPHAD模型可用于确定能实现最佳载流子浓度及峰值zT值的工艺参数。

    关键词： CALPHAD，第一性原理，DFT，缺陷化学，热电材料

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 锗同位素驱动的笼形框架畸变与无序

    摘要： 我们报告了一项确凿证据：当n型Ba8Ga16Ge30（BGG）材料中的锗同位素完全替换为Ge-76时，会引发显著的笼状结构畸变。扩展X射线吸收精细结构技术进一步显示样品笼体存在高度无序性，尽管未观察到Ge-Ga/Ge键距的明显变化。因此我们认为这种累积性笼体畸变源于键角改变而非键长变化。此外，强烈的电子-声子散射主要受同位素效应主导。这些发现凸显了通过原子同位素工程调控晶体结构乃至热电性能的可能性。

    关键词： 笼形物、扩展X射线吸收精细结构、同位素效应、热电材料

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 热电材料放电等离子烧结过程中珀尔帖效应对温度场的影响

    摘要： 我们报道了一系列热电材料放电等离子烧结的建模研究。研究发现，所测试样品中存在15K至110K的显著烧结温差(DTs)。这种温差由石墨-热电界面上的珀尔帖效应引起。烧结温度升高会导致DTs增大。垂直方向的DTs比径向方向高2-3倍。通过水平石墨-热电界面的电绝缘建模，使所有数值模拟样品类型的DTs降低了59-92%。

    关键词： 放电等离子烧结、有限元法、SPS、热电材料、有限元模拟

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 基于第一性原理的PbTe型材料

    摘要： 我们通过第一性原理研究确定了n型PbTe中主要的电子-声子散射通道?；诓６嚷湓朔匠蹋谑湓顺谠ナ奔浣葡陆⒘说缱邮湓四Ｐ?，该模型的全部参数均来自能精确描述带隙附近电子能带色散的第一性原理计算。我们计算得到的电子迁移率随温度和载流子浓度的变化关系与实验数据高度吻合。研究表明：纵向光学声子散射主导着n型PbTe的电子输运过程，而声学声子散射相对较弱。分析发现，由于导带极小值与布里渊区中心软模之间存在对称性禁阻的散射作用，软横向光学声子导致的散射是最微弱的机制。因此软声子在n型PbTe的高热电优值中起关键作用——它们虽强烈抑制晶格热导率，却不会损害其电子输运性能。结果表明：像PbTe这类具有与输运相关电子态弱耦合软模的材料，有望成为高效热电材料的候选对象。

    关键词： 电子-声子散射、输运弛豫时间近似、热电材料、玻尔兹曼输运方程、n型碲化铅

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 过渡金属钙钛矿硫化物的热稳定性研究

    摘要： 过渡金属硫族钙钛矿是一类功能特性高度可调的材料，作为可再生能源应用的候选材料正受到越来越多的关注。钙钛矿氧化物被认为是优异的n型热电材料。与氧化物相比，我们预期硫族化合物具有更有利的热电性能，如更低的晶格热导率和更小的带隙，使其成为高温热电材料的理想候选。因此，有必要详细研究这些材料的热性能，特别是热稳定性，以评估其潜力。本工作报道了五种化合物（α-SrZrS3、β-SrZrS3、BaZrS3、Ba2ZrS4和Ba3Zr2S7）的合成及热稳定性研究。这些材料涵盖多种结构类型，包括畸变钙钛矿、针状和Ruddlesden-Popper相。在空气中进行了高达1200°C的差示扫描量热法和热重分析测量。对所有样品在热处理前后进行了X射线衍射、拉曼光谱和能量色散X射线光谱等结构和化学表征，以了解氧化过程。研究表明，钙钛矿硫族化合物在空气中至少在550°C下具有优异的热稳定性。

    关键词： 差示扫描量热仪、热电材料、过渡金属钙钛矿硫族化合物、热稳定性、热重分析、拉曼光谱、Ruddlesden-Popper相、X射线衍射、能量色散X射线光谱分析

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 利用时域热反射法探测50纳米厚PbTe纳米晶薄膜中的热传输

    摘要： 通过胶体纳米晶（NC）构建单元自下而上制备热电（TE）材料可显著提升其热电效率，例如降低晶格热导率。本研究合成了10纳米球形相纯油酸包覆PbTe纳米晶（尺寸分布窄），并用于在绝缘SiO2/Si衬底上制备50纳米厚薄膜。采用旋涂结合后续配体交换工艺以增强纳米晶间耦合相互作用。通过暗态电导测量，我们验证了所得薄膜的半导体特性及肖特基型电场依赖导电机制。利用时域热反射（TDTR）方法探测薄膜热输运特性，为此我们使用基于皮秒热反射仪的定制化尖端系统，可实现空间分辨率达5微米的选择性区域分析。结果表明：所制PbTe纳米晶薄膜在300K时呈现0.9 W m–1 K–1的超低热导率。这些输运特性发现表明，所提出的快速低成本旋涂策略有望实现从高质量胶体纳米晶构建单元自下而上制备纳米结构热电薄膜。

    关键词： 胶体纳米晶体、旋涂法、热电材料、热导率、时域热反射法、碲化铅

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • TiS?单晶中的缺陷控制掺杂与电输运特性

    摘要： 二硫化钛（TiS2）因其高导电性，已被广泛研究作为储能与转换应用中的电极材料和热电材料。理解缺陷对电子输运的影响，不仅对解决TiS2本质这一长期悬而未决的问题至关重要，也对合理设计基于TiS2的能量收集器件具有重要意义。本研究综合运用光电子能谱、拉曼光谱和电输运测量，确定了缺陷主导的化学成分及其对掺杂和电学性质的影响。结果表明，TiS2是一种重自掺杂半导体，费米能级接近导带，这为TiS2的半导体本质提供了决定性实验证据。掺杂效应对其化学成分的（微妙）变化十分敏感。钛间隙原子（Tii）向TiS2基体的电子供给解释了高载流子浓度现象，而作为受主的钛弗伦克尔缺陷对（TiF）则导致电子载流子浓度和电导率下降。部分氧化后仍保持高导电性，表明其电子结构具有抗氧化特性。本研究揭示了缺陷调控下电子性质的演变规律，明确证实了TiS2的自掺杂半导体本质，以及其作为先进能量收集材料所具备的化学与环境耐受性。

    关键词： 二硫化钛、掺杂、缺陷、电输运、能量存储、能量转换、光电子能谱、热电材料、拉曼光谱

    更新于2025-09-19 17:13:59