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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)作為一種環(huán)境友好型的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)，備受矚目，它利用半導(dǎo)體熱電材料直接將熱能與電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，具有壽命長(zhǎng)、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、無(wú)噪聲、可靠性高、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在航空航天、工業(yè)余熱回收利用、環(huán)境低品位能量收集、可穿戴電子設(shè)備等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。氧硫族化合物BiCuSeO因具備抗氧化性和熱穩(wěn)定性、無(wú) 毒、儲(chǔ)量豐富、成本低等優(yōu)點(diǎn)，受到高度關(guān)注。本書(shū)系統(tǒng)地梳理和總結(jié)了BiCuSeO的本征熱電特性和發(fā)展?jié)摿Γ瑫r(shí)基于國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展和相關(guān)理論，系統(tǒng)闡述了P型BiCuSeO載流子濃度優(yōu)化策略、載流子遷移率提升策略和熱電輸運(yùn)協(xié)同優(yōu)化機(jī)制，以及N型BiCuSeO的研究進(jìn)展，展望了BiCuSeO的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn)。本書(shū)可供從事熱電材料研究和器件研發(fā)的科研人員、研究生、工程技術(shù)人員參考學(xué)習(xí)，也可作為高等院校材料科學(xué)與工程、半導(dǎo)體、材料物理與化學(xué)、熱輸運(yùn)等專業(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。張瀟北京航空航天大學(xué)前沿科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新研究院副研究員。主要從事熱電能源轉(zhuǎn)換材料和復(fù)合功能涂層材料研究。主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目、重慶市自然科學(xué)基金項(xiàng)目等，參與重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、軍委科技委項(xiàng)目等。以第一作者或通信作者身份在Energy & Environmental Science 等期刊上發(fā)表論文十九篇。獲中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)（2/2）等榮譽(yù)。邱玉婷北京航空航天大學(xué)工程訓(xùn)練中心副教授。長(zhǎng)期從事熱電材料性能與微結(jié)構(gòu)研究。作為負(fù)責(zé)人承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，參與國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目等。在Advanced Energy Materials、Energy & Environmental Science、Advanced Functional Materials、Journal of the American Chemical Society等期刊上發(fā)表論文20余篇。

圖書(shū)目錄

第 1章　熱電效應(yīng)及常見(jiàn)熱電材料　1
1.1　引言　1
1.2　熱電材料背景概述　2
1.2.1　三大熱電效應(yīng)　2
1.2.2　熱電效應(yīng)的應(yīng)用　4
1.3　熱電性能評(píng)價(jià)與測(cè)試　10
1.3.1　熱電性能評(píng)價(jià)　10
1.3.2　熱電性能測(cè)試　13
1.4　BiCuSeO熱電材料　36
1.4.1　常見(jiàn)熱電材料　36
1.4.2　BiCuSeO的發(fā)展歷史　38
1.5　本章小結(jié)　40
1.6　參考文獻(xiàn)　40

第 2章　BiCuSeO熱電材料概述　48
2.1　引言　48
2.2　BiCuSeO的晶體結(jié)構(gòu)　48
2.3　BiCuSeO的本征熱電性能　52
2.4　本章小結(jié)　59
2.5　參考文獻(xiàn)　59

第3章　BiCuSeO熱電材料的制備方法　62
3.1　引言　62
3.2　固相反應(yīng)法　62
3.3　機(jī)械合金化法　67
3.4　自蔓延高溫合成法　72
3.5　脈沖激光沉積法　77
3.6　熱壓燒結(jié)法　80
3.7　放電等離子燒結(jié)法　83
3.8　高壓合成法　87
3.9　織構(gòu)化優(yōu)化法　91
3.10 調(diào)制摻雜法　95
3.11 本章小結(jié)　102
3.12 參考文獻(xiàn)　103

第4章　P型BiCuSeO載流子濃度優(yōu)化策略　108
4.1　引言　108
4.2　按非化學(xué)計(jì)量比引入Cu空位　108
4.2.1　Cu空位對(duì)BiCuSeO載流子濃度的影響規(guī)律　108
4.2.2　富Cu空位BiCuSeO的熱電性能　110
4.3　機(jī)械力引入Cu空位　111
4.3.1　機(jī)械力引入Cu空位原理　111
4.3.2　機(jī)械力優(yōu)化BiCuSeO的熱電性能　113
4.4　Bi-Cu雙空位協(xié)同優(yōu)化BiCuSeO熱電性能的熱電輸運(yùn)機(jī)制　118
4.4.1　Bi-Cu雙空位優(yōu)化BiCuSeO電輸運(yùn)　118
4.4.2　Bi-Cu雙空位調(diào)控BiCuSeO熱輸運(yùn)　120
4.5　堿金屬或堿土金屬優(yōu)化BiCuSeO載流子濃度機(jī)制　121
4.6　本章小結(jié)　125
4.7　參考文獻(xiàn)　125

第5章　P型BiCuSeO載流子遷移率提升策略　130
5.1　引言　130
5.2　織構(gòu)化優(yōu)化BiCuSeO載流子遷移率機(jī)制　130
5.3　調(diào)制摻雜調(diào)控BiCuSeO載流子遷移率機(jī)制　136
5.4　能帶調(diào)控BiCuSeO載流子遷移率機(jī)制　143
5.5　本章小結(jié)　153
5.6　參考文獻(xiàn)　153

第6章　Pb協(xié)同優(yōu)化P型BiCuSeO的熱電輸運(yùn)機(jī)制　156
6.1　引言　156
6.2　遷移率有效質(zhì)量提升理論　156
6.3　耦合效應(yīng)促進(jìn)功率因子波段式提升機(jī)制　161
6.3.1　功率因子的波段式提升規(guī)律　161
6.3.2　復(fù)雜耦合效應(yīng)的協(xié)同調(diào)控機(jī)制　166
6.4　能帶工程和全尺度結(jié)構(gòu)協(xié)同優(yōu)化熱電性能　176
6.4.1　能帶工程優(yōu)化電輸運(yùn)機(jī)制　177
6.4.2　全尺度結(jié)構(gòu)優(yōu)化熱輸運(yùn)機(jī)制　181
6.5　價(jià)鍵工程和全尺度結(jié)構(gòu)協(xié)同優(yōu)化熱電性能　183
6.5.1　價(jià)鍵工程的引入及載流子遷移率提升機(jī)制　183
6.5.2　全尺度結(jié)構(gòu)增強(qiáng)聲子散射機(jī)制　191
6.6　本章小結(jié)　199
6.7　參考文獻(xiàn)　200

第7章　N型BiCuSeO的研究進(jìn)展　205
7.1　引言　205
7.2　N型BiCuSeO的理論預(yù)測(cè)　205
7.3　N型BiCuSeO的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證　209
7.4　Bi6Cu2Se4O6（2BiCuSeO 2Bi2O2Se）熱電材料　239
7.4.1　Bi6Cu2Se4O6（2BiCuSeO 2Bi2O2Se）概述　239
7.4.2　鹵族元素對(duì)Bi6Cu2Se4O6熱電性能的影響機(jī)制　240
7.5　基于N型BiCuSeO的器件構(gòu)筑嘗試　257
7.6　本章小結(jié)　262
7.7　參考文獻(xiàn)　262

第8章　結(jié)語(yǔ)和展望　266
8.1　引言　266
8.2　其他研究策略　266
8.3　參考文獻(xiàn)　282