目錄
序
前言
第1章 熱電轉(zhuǎn)換基本原理 1
1.1 引言 1
1.2 熱電轉(zhuǎn)換物理效應(yīng) 1
1.2.1 澤貝克效應(yīng) 1
1.2.2 佩爾捷效應(yīng) 3
1.2.3 湯姆孫效應(yīng) 4
1.2.4 熱電效應(yīng)間的關(guān)系 5
1.3 熱電轉(zhuǎn)換效率與熱電材料性能優(yōu)值 6
1.3.1 熱電發(fā)電器件性能參數(shù) 7
1.3.2 熱電制冷器件性能參數(shù) 11
參考文獻(xiàn) 15
第2章 熱電材料性能優(yōu)化策略 16
2.1 引言 16
2.2 熱電輸運(yùn)基礎(chǔ)理論 17
2.2.1 載流子輸運(yùn)的能帶模型 17
2.2.2 載流子的散射 21
2.2.3 固體材料中的熱傳導(dǎo)與聲子散射 22
2.2.4 因子與優(yōu)異熱電材料的基本特征 26
2.3 熱電材料性能優(yōu)化典型策略 27
2.3.1 多能帶簡(jiǎn)并 27
2.3.2 電子共振態(tài) 29
2.3.3 合金固溶 29
2.3.4 聲子共振散射 31
2.3.5 類液態(tài)效應(yīng) 32
2.4 納米結(jié)構(gòu)熱電輸運(yùn)理論與納米熱電材料 34
2.4.1 納米尺度的電輸運(yùn) 34
2.4.2 納米尺度的熱輸運(yùn) 37
2.4.3 納米晶與納米復(fù)合熱電材料 38
參考文獻(xiàn) 39
第3章 熱電輸運(yùn)性能的測(cè)量 43
3.1 引言 43
3.2 塊體材料熱電性能測(cè)量 43
3.2.1 電導(dǎo)率 43
3.2.2 澤貝克系數(shù) 44
3.2.3 熱導(dǎo)率 46
3.3 薄膜材料熱電性能測(cè)量 51
3.3.1 薄膜材料熱導(dǎo)率測(cè)量 51
3.3.2 薄膜材料電阻率測(cè)量 54
3.3.3 薄膜材料澤貝克系數(shù)測(cè)量 55
3.3.4 納米線電導(dǎo)率和澤貝克系數(shù)測(cè)量 58
3.3.5 納米線熱導(dǎo)率測(cè)量 60
3.4 總結(jié) 62
參考文獻(xiàn) 62
第4章 典型熱電材料體系及其性能優(yōu)化 65
4.1 引言 65
4.2 Bi2Te3基合金 66
4.3 PbX（X=S,Se,Te）化合物 70
4.4 硅基熱電材料 75
4.4.1 SiGe合金 75
4.4.2 Mg2X（X= Si,Ge,Sn） 78
4.4.3 高錳硅化合物 80
4.4.4 β-FeSi2 82
4.5 籠狀結(jié)構(gòu)化合物 85
4.5.1 方鈷礦與填充方鈷礦 85
4.5.2 籠合物 90
4.6 快離子導(dǎo)體熱電材料 92
4.7 氧化物熱電材料 95
4.8 其他新興熱電材料體系 97
4.8.1 半Heusler合金 97
4.8.2 類金剛石結(jié)構(gòu)化合物 100
參考文獻(xiàn) 103
第5章 低維結(jié)構(gòu)及納米復(fù)合熱電材料 110
5.1 引言 110
5.2 超晶格薄膜熱電材料的制備與性能 110
5.2.1 超晶格熱電薄膜的制備 110
5.2.2 超晶格結(jié)構(gòu)的聲子輸運(yùn)特征與熱導(dǎo)率 112
5.2.3 超晶格的載流子輸運(yùn)特征與電性能 114
5.3 納米晶熱電薄膜材料的制備與性能 117
5.4 熱電材料納米線的制備與結(jié)構(gòu)調(diào)控 119
5.5 熱電材料納米粉體的制備 120
5.6 納米復(fù)合熱電材料的制備與結(jié)構(gòu)調(diào)控 125
5.7 典型納米復(fù)合熱電材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控與性能優(yōu)化 126
5.7.1 CoSb3基方鈷礦納米復(fù)合材料 126
5.7.2 PbTe基材料的多尺度結(jié)構(gòu)調(diào)控 128
5.8 總結(jié) 129
參考文獻(xiàn) 129
第6章 導(dǎo)電聚合物及其納米復(fù)合熱電材料 137
6.1 引言 137
6.2 導(dǎo)電聚合物及其納米復(fù)合材料的熱電性能調(diào)控 137
6.2.1 導(dǎo)電聚合物熱電性能概述 137
6.2.2 摻雜程度調(diào)節(jié) 141
6.2.3 聚合物分子鏈有序化 142
6.2.4 有機(jī)/無(wú)機(jī)界面效應(yīng) 146
6.2.5 電荷遷移架橋 149
6.2.6 納米插層超晶格結(jié)構(gòu) 150
6.3 導(dǎo)電聚合物基納米復(fù)合熱電材料的制備方法 153
6.3.1 粉體混合法 153
6.3.2 溶液介質(zhì)混合法 153
6.3.3 原位聚合法 155
6.3.4 層層自組裝法 157
6.4 總結(jié) 158
參考文獻(xiàn) 159
第7章 熱電器件設(shè)計(jì)集成與應(yīng)用 163
7.1 引言 163
7.2 熱電器件基本結(jié)構(gòu)與制備方法 163
7.2.1 熱電器件基本結(jié)構(gòu)與工作原理 163
7.2.2 熱電器件的典型制造工藝 165
7.3 熱電器件設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià) 168
7.3.1 器件設(shè)計(jì)原理與方法 168
7.3.2 單級(jí)/多段器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 170
7.3.3 器件評(píng)價(jià)方法 173
7.4 界面設(shè)計(jì)與連接技術(shù) 176
7.4.1 電極材料的選擇與電極連接技術(shù) 176
7.4.2 熱電材料/電極過(guò)渡層與界面結(jié)構(gòu) 178
7.4.3 界面電阻和界面熱阻的測(cè)量 180
7.5 微型熱電器件的設(shè)計(jì)與集成 182
7.5.1 微型器件基本結(jié)構(gòu)與制造技術(shù) 182
7.5.2 微型熱電器件性能與優(yōu)化方法 183
7.6 器件應(yīng)用與服役性能 185
7.7 挑戰(zhàn)與展望 186
參考文獻(xiàn) 186
關(guān)鍵詞索引 190