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1. 研究目的与意义(文献综述)
1.1研究的目的及意义
随着热电材料与薄膜制备技术和性能研究手段的发展,具有高热电性能的热电薄膜和低维结构受到人们关注。热电材料是一种能够实现热能和电能之间直接转换的特殊功能材料,它是随着热电效应的发现而产生并发展起来的。热电效应是电流引起的可逆热效应和温差引起的电效应的总称,它包括 seebeck 效应、peltier 效应、thomson 效应。热电材料在制冷技术,温差发电等领域内得到应用,它具有无污染、无噪音、高可靠性、无需外加装置等优点,是十分理想的电源和制冷器材料。热电材料的性能通常采用无量纲 zt
值的大小来衡量。而传统热电材料 zt 值的增加非常困难,几类较成熟的热电材料的热电转换效率都很低,而作为低维热电材料的一种,薄膜热电材料的 zt 值较传统块体材料有了大幅度的提高,具有优越的热电性能。同时,由薄膜热电材料制成的纳米热电器件的加工工艺可以和微细加工工艺完全兼容,便于集成一体化。因此,纳米薄膜热电材料在微电子技术、光电通讯纤维开关、红外线传感器、热成像器件等领域发挥重要的作用。此外,在生物医学、航空航天、国防装备、节能环保、故障诊断、便携式冷藏等许多重要领域都有非常广阔的应用前景。故本论文 主要通过调研,通过对薄膜热电性质zt分析,探究改变其数值的因素。并通过研究分析掺杂浓度、费米面、带隙以及缺陷等因素对材料热电性能的影响,探索调控其热电性能的物理机制。寻找制造热电性能良好的薄膜的方案。
1.2 国内外研究现状
2. 研究的基本内容与方案
2.1 研究基本内容
由材料热电性质的描述式,提高热电性质主要3个热电参数着手: 提高材料的塞贝克系数和电导率,降低材料热导率。其中,s系数、σ和载流子热导率均和载流子浓度相关,而晶格热导率对于载流子浓度敏感性要弱,因此掺杂能有效调节载流子浓度从而影响热电性能。σ不仅是载流子浓度的函数也是迁移率的函数,因此控制材料的杂质和缺陷能有效调载流子迁移率。所以主要从三个方面研究
掺杂改变组份的影响、工艺优化、降低维数。
3. 研究计划与安排
第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容。确定方案,完成开题报告;
第4-5周:调研、总结薄膜热电性质文献; 第6-9周:将关于薄膜热电性能研究的文献进行分类; 第10-12周:建立结构框架,对文献进行归纳总结; 第13-15周:撰写并修改毕业论文; 第16周:准备论文答辩。
4. 参考文献(12篇以上)
[1] j.mao, z.h. liu and z.f. ren, “size effect in thermoelectric materials”, npj quantummater. 1, 16028 (2016).
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[3] t. koch, j. loos and h. fehske,“thermoelectriceffects in molecular quantum dots with contacts”, phys. rev. b 89,155133 (2014).
