錫硫族層狀寬帶隙熱電材料

第 1章　錫硫族層狀寬帶隙熱電材料的研究背景　1
1.1　引言　1
1.2　熱電材料的研究基礎(chǔ)　1
1.2.1　熱電效應(yīng)及其理論　3
1.2.2　熱電材料的優(yōu)化方法　6
1.2.3　熱電領(lǐng)域的前沿進(jìn)展　15
1.3　層狀熱電材料的研究歷程　16
1.3.1　研究和開發(fā)層狀熱電材料的必要性　16
1.3.2　人工超晶格的研究　18
1.3.3　層狀材料的輸運(yùn)機(jī)制　20
1.4　錫硫族層狀寬帶隙熱電材料　21
1.4.1　SnSe基熱電材料　21
1.4.2　SnS基熱電材料　26
1.5　本章小結(jié)　29
1.6　參考文獻(xiàn)　31

第　2章 錫硫族層狀寬帶隙SnQ材料的晶體結(jié)構(gòu)和本征熱電性能　37
2.1　引言　37
2.2　SnQ材料的基本性質(zhì)　38
2.2.1　SnSe材料的物理和化學(xué)性質(zhì)　38
2.2.2　SnS材料的物理和化學(xué)性質(zhì)　41
2.3　SnQ材料的晶體結(jié)構(gòu)及其特征　43
2.4　SnQ材料的本征熱電性能　47
2.5　SnQ材料的非諧振效應(yīng)和低熱導(dǎo)特性　52
2.5.1　非諧振效應(yīng)及其與熱導(dǎo)率的關(guān)系　53
2.5.2　SnQ材料的本征低熱導(dǎo)特性　62
2.5.3　SnQ材料熱導(dǎo)率的外部影響因素　74
2.6　本章小結(jié)　87
2.7　參考文獻(xiàn)　88

第3章　錫硫族層狀寬帶隙SnQ材料的制備方法　93
3.1　引言　93
3.2　SnQ多晶的制備方法　93
3.2.1　材料的合成　94
3.2.2　粉體材料的致密化處理　105
3.3　SnQ晶體的生長方法　111
3.3.1　Bridgman法　112
3.3.2　溫度梯度法　114
3.3.3　垂直氣相法　118
3.3.4　水平熔體法　120
3.3.5　水平液封法　121
3.3.6　薄膜SnSe的生長方法　123
3.4　本章小結(jié)　125
3.5　參考文獻(xiàn)　126

第4章　P型錫硫族層狀寬帶隙SnQ晶體熱電性能的優(yōu)化　132
4.1　引言　132
4.2　P型SnSe 晶體熱電性能的優(yōu)化　132
4.2.1　空穴摻雜促進(jìn)多價(jià)帶參與電輸運(yùn)　132
4.2.2　固溶及缺陷優(yōu)化策略協(xié)同調(diào)控?zé)犭娦阅堋?38
4.2.3　動(dòng)量空間和能量空間的能帶對齊效應(yīng)協(xié)同優(yōu)化熱電性能　152
4.3　P型SnS 晶體熱電性能的優(yōu)化　161
4.3.1　空穴摻雜促進(jìn)多價(jià)帶參與電輸運(yùn)　161
4.3.2　多價(jià)帶交互策略協(xié)同優(yōu)化熱電性能　169
4.4　本章小結(jié)　178
4.5　參考文獻(xiàn)　179

第5章　N型錫硫族層狀寬帶隙SnQ晶體熱電性能的優(yōu)化　183
5.1　引言　183
5.2　Br摻雜的N型SnSe晶體的熱電性能研究　183
5.2.1　Br摻雜的SnSe晶體最優(yōu)熱電性能方向　184
5.2.2　Br摻雜的SnSe晶體熱電性能分析　188
5.2.3　三維電輸運(yùn)性能分析　192
5.2.4　SnSe晶體持續(xù)性相變過程　198
5.2.5　SnSe晶體中能帶的簡并和退簡并過程　204
5.3　Pb固溶的N型SnSe晶體的熱電性能研究　211
5.3.1　Pb固溶的SnSe晶體的持續(xù)性相變過程　212
5.3.2　Pb固溶的N型SnSe晶體的電輸運(yùn)性能　218
5.3.3　Pb固溶的N型SnSe晶體的能帶簡并過程　219
5.3.4　Pb固溶的N型SnSe晶體的熱輸運(yùn)性能及ZT值　221
5.4　S固溶的N型SnSe的熱電性能研究　222
5.4.1　S固溶的SnSe的高溫相變　223
5.4.2　S固溶的N型SnSe的電輸運(yùn)性能分析　224
5.4.3　S固溶的N型SnSe的熱輸運(yùn)性能分析及ZT值　225
5.5　Bi摻雜的SnSe晶體的熱電性能研究　227
5.5.1　Bi摻雜的SnSe晶體的熱電性能　227
5.5.2　Bi摻雜的SnSe晶體微觀點(diǎn)缺陷的STM表征　232
5.6　N型SnS晶體的研究探索　234
5.6.1　本征S空位SnS1-x晶體　235
5.6.2　Br摻雜的SnS晶體　236
5.6.3　其他N型摻雜的SnS晶體　242
5.7　本章小結(jié)　246
5.8　參考文獻(xiàn)　248

第6章　錫硫族層狀寬帶隙SnQ多晶熱電性能的優(yōu)化　253
6.1　引言　253
6.2　熔融法與機(jī)械合金化法　253
6.2.1　SnSe和SnS的二元以及三元相圖　253
6.2.2　形成能和轉(zhuǎn)換能級　260
6.2.3　本征Sn空位摻雜　264
6.2.4　非本征P型摻雜　266
6.2.5　N型摻雜　271
6.2.6　固溶與析出第二相　283
6.2.7　織構(gòu)取向　299
6.2.8　機(jī)械合金化法　305
6.3　納米合成法　310
6.3.1　溶液反應(yīng)條件對SnSe性能的影響　310
6.3.2　非穩(wěn)態(tài)摻雜固溶　323
6.3.3　N型摻雜　329
6.3.4　表面處理　332
6.3.5　納米SnS的探索與發(fā)展　337
6.4　本章小結(jié)　339
6.5　參考文獻(xiàn)　340

第7章　結(jié)語及展望　353
7.1　本書總結(jié)　353
7.2　研究展望　354
7.3　參考文獻(xiàn)　355