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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　本書(shū)簡(jiǎn)要介紹熱電效應(yīng)的基本原理以及常用的電聲輸運(yùn)基本模型，同時(shí)結(jié)合國(guó)內(nèi)外在鉛硫族化合物熱電材料領(lǐng)域取得的研究進(jìn)展，系統(tǒng)闡述該材料體系在電聲輸運(yùn)性能方面的調(diào)控策略。本書(shū)共8章，內(nèi)容包括熱電輸運(yùn)基本原理、鉛硫族化合物的晶體結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)、鉛硫族化合物的制備方法、載流子濃度優(yōu)化與動(dòng)態(tài)摻雜、態(tài)密度有效質(zhì)量?jī)?yōu)化策略、載流子遷移率優(yōu)化策略、晶格熱導(dǎo)率降低策略、結(jié)語(yǔ)及展望。其中，本書(shū)重點(diǎn)介紹缺陷能級(jí)和間隙原子對(duì)載流子濃度的動(dòng)態(tài)優(yōu)化作用、能帶形狀優(yōu)化對(duì)態(tài)密度有效質(zhì)量和載流子遷移率關(guān)系的平衡調(diào)控作用，以及能帶銳化和微缺陷結(jié)構(gòu)對(duì)協(xié)同調(diào)控載流子遷移率與晶格熱導(dǎo)率的作用。本書(shū)將熱電基本理論與高性能鉛硫族化合物熱電材料的設(shè)計(jì)相結(jié)合，并對(duì)鉛硫族化合物熱電材料的研究現(xiàn)狀以及需要解決的問(wèn)題提出基本思考，有助于鉛硫族化合物熱電材料未來(lái)的發(fā)展。本書(shū)可供從事熱電材料研究和器件研發(fā)的科研工作者、熱電產(chǎn)業(yè)工作者參考學(xué)習(xí)，也可作為高等院校物理、化學(xué)、材料等相關(guān)專業(yè)的教學(xué)參考用書(shū)。

作者簡(jiǎn)介

　　趙立東北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，國(guó) 家級(jí)青年人才計(jì)劃（2015）入選者，北京市杰出青年科學(xué)基金（2018）和國(guó)家杰出青年科學(xué)基金（2019）獲得者，獲北京市師德先鋒（2016）、國(guó)際熱電學(xué)會(huì)青年科學(xué)家獎(jiǎng)（2017）、國(guó) 家級(jí)人才計(jì)劃特聘教授（2018）、科學(xué)探索獎(jiǎng)（2022）、北京市優(yōu) 秀博士學(xué)位論文指導(dǎo)教師（2022）、科睿唯安“全球高被引科學(xué)家”（2019—2023）、國(guó)際材料研究學(xué)會(huì)聯(lián)盟（IUMRS）前沿材料青年科學(xué)家獎(jiǎng)（2023）、北京市優(yōu) 秀研究生指導(dǎo)教師（2023）、何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎(jiǎng)（2023）。主要研究方向?yàn)殚_(kāi)發(fā)寬溫域高效溫差發(fā)電和熱電制冷材料。已在Nature 、Science等期刊上發(fā)表300余篇研究成果，擔(dān)任Materials Lab創(chuàng)刊主編。肖鈺電子科技大學(xué)材料與能源學(xué)院特聘研究員、博士生導(dǎo)師。研究方向?yàn)闊犭娔茉床牧?，重點(diǎn)關(guān)注缺陷結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)、晶體各向異性對(duì)電聲傳輸?shù)慕怦钜?guī)律。已在Science、Nature Communications、Journal of the American Chemical Society、Energy & Environmental Science等期刊上發(fā)表論文50余篇。錢鑫河北大學(xué)校聘教授、碩士生導(dǎo)師。博士畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)，曾獲CSC獎(jiǎng)學(xué)金，前往美國(guó)密歇根大學(xué)進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)。主要從事新型熱電材料的設(shè)計(jì)與性能優(yōu)化研究，以第一作者或通信作者身份發(fā)表十余篇論文，主持國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目、河北省引進(jìn)留學(xué)人員資助項(xiàng)目等。

圖書(shū)目錄

第 1章　熱電輸運(yùn)基本原理　1
1.1　引言　1
1.2　熱電效應(yīng)　2
1.2.1　澤貝克效應(yīng)　2
1.2.2　佩爾捷效應(yīng)　2
1.2.3　湯姆孫效應(yīng)　3
1.3　熱電輸運(yùn)理論　4
1.3.1　熱電相關(guān)參數(shù)　4
1.3.2　載流子輸運(yùn)的能帶模型　5
1.3.3　聲子輸運(yùn)模型　16
1.4　本章小結(jié)　22
1.5　參考文獻(xiàn)　22

第　2章鉛硫族化合物的晶體結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)　24
2.1　引言　24
2.2　晶體結(jié)構(gòu)　24
2.3　能帶結(jié)構(gòu)　25
2.3.1　電子能帶結(jié)構(gòu)　25
2.3.2　聲子能帶結(jié)構(gòu)　30
2.4　本章小結(jié)　34
2.5　參考文獻(xiàn)　35

第3章　鉛硫族化合物的制備方法　47
3.1　引言　47
3.2　機(jī)械合金化　47
3.3　熔融反應(yīng)法　52
3.4　化學(xué)反應(yīng)法　56
3.5　本章小結(jié)　60
3.6　參考文獻(xiàn)　61

第4章　載流子濃度優(yōu)化與動(dòng)態(tài)摻雜　64
4.1　引言　64
4.2　鉛硫族化合物的載流子濃度優(yōu)化　65
4.2.1　N型摻雜優(yōu)化載流子濃度　65
4.2.2　P型摻雜優(yōu)化載流子濃度　66
4.3　缺陷能級(jí)動(dòng)態(tài)優(yōu)化載流子濃度　66
4.3.1　PbTe中In摻雜缺陷能級(jí)　66
4.3.2　PbTe中Ga摻雜缺陷能級(jí)　82
4.4　間隙原子動(dòng)態(tài)優(yōu)化載流子濃度　88
4.4.1　PbTe中間隙Cu原子動(dòng)態(tài)摻雜　88
4.4.2　PbSe中間隙Cu/Zn/Ni原子動(dòng)態(tài)摻雜　93
4.5　本章小結(jié)　102
4.6　參考文獻(xiàn)　103

第5章　態(tài)密度有效質(zhì)量?jī)?yōu)化策略　113
5.1　引言　113
5.2　多能帶簡(jiǎn)并　113
5.2.1　PbTe-MgTe中的價(jià)帶簡(jiǎn)并　114
5.2.2　PbSe-CdSe中的價(jià)帶簡(jiǎn)并　120
5.3　能帶扁平化　123
5.3.1　PbTe-MnTe中的能帶扁平化　124
5.3.2　PbSe-CdSe中的能帶扁平化　136
5.4　共振能級(jí)　146
5.4.1　PbTe-Tl中的共振能級(jí)　147
5.4.2　PbSe-Al中的共振能級(jí)　148
5.5　能量過(guò)濾效應(yīng)　152
5.6　本章小結(jié)　153
5.7　參考文獻(xiàn)　153

第6章　載流子遷移率優(yōu)化策略　165
6.1　引言　165
6.2　能帶銳化　165
6.2.1　(Pb1-xSnx)(Te1-xSex)中的能帶銳化　166
6.2.2　Pb1-xSnxSe中的能帶銳化　174
6.2.3　Pb1-xSnxS中的能帶銳化　184
6.3　能帶對(duì)齊　188
6.3.1　PbTe-SrTe中的價(jià)帶對(duì)齊　188
6.3.2　PbSe-CdS中的價(jià)帶對(duì)齊　191
6.3.3　PbS-PbTe中的導(dǎo)帶對(duì)齊　195
6.4　本章小結(jié)　196
6.5　參考文獻(xiàn)　197

第7章　晶格熱導(dǎo)率降低策略　207
7.1　引言　207
7.2　原子尺度缺陷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　208
7.2.1　原子置換點(diǎn)缺陷　209
7.2.2　間隙原子點(diǎn)缺陷　216
7.3　位錯(cuò)缺陷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　220
7.3.1　Pb1-xSb2x/3Se的位錯(cuò)缺陷結(jié)構(gòu)　221
7.3.2　Pb0.95Sb0.033Se0.6Te0.4的位錯(cuò)缺陷結(jié)構(gòu)　222
7.4　納米缺陷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　226
7.4.1　PbTe-CaTe/BaTe的納米缺陷結(jié)構(gòu)　227
7.4.2　PbS-ZnS/CdS的納米缺陷結(jié)構(gòu)　232
7.5　全尺度缺陷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　237
7.5.1　PbTe-SrTe的全尺度缺陷結(jié)構(gòu)　239
7.5.2　PbSe-PbS的全尺度缺陷結(jié)構(gòu)　243
7.6　本章小結(jié)　247
7.7　參考文獻(xiàn)　247

第8章　結(jié)語(yǔ)及展望　259