高优值热电材料的能态、声子和载流子及其热应变

王成江,祝梦雅,张 婧,张 扬,郭鸣锐,曾洪平

(三峡大学 电气与新能源学院,湖北 宜昌 443002)

随着实际生产和生活中用电量的增加,排放到大气中的废热和余热也逐渐增加,能源危机日益严重[1]。而热电材料作为环境友好型材料,它独有的特性引起了科学家们的广泛关注。热电材料是一种可以实现热能和电能直接转换的功能材料,可以将废热和余热转换成可被利用的电能,且热电材料体积小,噪音低,工作温度区间广,对发展绿色社会有重要的意义。随着国内外科学家对热电材料的不断探索,热电性能的提升方面已经取得了出色的成果,但热电材料的热电转换效率只有10%～20%[2],因此追求高热电转换效率一直是科学家们探索的目标。

为了探索新型高性能的热电材料以及提高热电转换效率的方法,近年来国内外许多研究学者对不同的热电材料开展了深入的分析。黄青松等[3]利用实验手段研究Mn-In-Cu 共掺杂SnTe 基材料的热电输运性能。武汉大学汪丽莉[4]通过对热电材料宏观层面的研究,探索了几种潜在热电材料的电子特性。华南理工大学的樊友煜[5]则研究了Ca3Co4O9热电材料的制备及掺杂对其热电输运性能的影响。Lukyanova 等[6]研究了碲化铋基热电材料的性能优化。杭州电子科技大学的温亚娟[7]针对热电材料的第一性原理,研究了In4X3(X=Te,Se)等典型材料的热电性能。山东大学的彭华[8]通过对几种典型的环境友好型金属物的微观仿真研究,分析了热电材料的输运性质。……