热电笼状物声子作用对其反常比热容的影响（英文）

笼状物材料具有极低的晶格热导率,表现出非常优秀的热电性能.但是,笼状物中束缚在笼子中的原子与笼子的相互作用形式尚不明确,这种相互作用与其反常热力学性质的关系仍有很多争议.使用从头算晶格动力学计算方法计算笼状物Ba_8Ga_(16)Ge_(30)(BGG)的声子以及比热容,利用同位素Ge-76替换的方法研究束缚原子与笼子的相互作用.结果表明,束缚原子与笼子之间存在着明显的耦合作用,这种耦合作用对笼状物反常热力学行为的产生具有重要意义.     

层状热电材料SrAl2Ge2的制备与性质研究

以Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ族元素为主的笼状物热电材料研究近年来发展迅速,尤其是在优值系数ZT值上取得了重大突破,而从Sr-Al-Ge笼状物体系中获得的层状结构热电材料却鲜有人关注.本研究利用铝元素作为助溶剂,在1150℃下成功合成了层状SrAl_2Ge_2单晶.采用X射线衍射仪对样品粉末进行表征,通过Rietveld精修证明该晶体具有CaAl_2Si_2结构(空间群为P3-m1,晶胞参数a=b=4.2339(1)?,c=7.4809(0)?).变温电阻率测试发现单晶样品沿c轴方向具有p型半导体行为,此外其在2～300 K低温下的比热(C_p)数据符合德拜模型.本研究结果对于开发新型无毒、高性能热电材料具有一定参考价值.     

Ⅰ-型笼合物Ba_8Ga_(16)Ge_(30)笼的应变声子谱

文章使用简化模型结合物理近似的方式对Ba_8Ga_(16)Ge_(30)进行应变声子谱的研究。采用合理简化的物理模型,由经典的晶格动力学理论得到了未加应变和加应变两种条件下的布里渊区声子谱。结果显示,沿第一布里渊区高对称方向有两支声学声子谱和六支光学声子谱。单轴拉伸应变下声子频率减小,单轴压缩应变下声子频率增大,而切应变导致LA声子增大,TA声子减小。据此提出采用应变的方式来调控该材料的热学性质,以期实现材料热调控的同时提高它的热电转换效率。     

新合成Zintl相化合物Ba_3Sn_3Sb_4的基本物理性质和热电特性

采用第一性原理和玻尔兹曼理论相结合的方法对最近合成的Zintl相化合物Ba_3Sn_3Sb_4的晶体结构、电子结构、弹性性质和热电特性进行了研究.本文确定了合成Ba_3Sn_3Sb_4时对各元素化学势的要求,计算的弹性常数和力学稳定判定标准表明Ba_3Sn_3Sb_4具有力学稳定性.差分电荷密度显示Ba与Sn-Sb组成的网格[Sn_3Sb_4]~(6-)之间成离子键,网格内Sn-Sb之间为共价键,两键共存说明Ba_3Sn_3Sb_4是典型的Zintl相化合物.能带结构的计算表明Ba_3Sn_3Sb_4是带隙约为0.29 eV的间接带隙半导体,导带区域的多能谷特征有利于材料的热电特性.在电子结构的基础上,本文采用Bolzmann理论计算了Ba_3Sn_3Sb_4的热电特性.由于纯相Ba_3Sn_3Sb_4是n型半导体, p型掺杂的塞贝克系数在T=500和700 K时随载流子浓度增加从负值变为正值,而对应的ZT值从正值减小到零,再从零变到最大值0.09. n型掺杂Ba_3Sn_3Sb_4时,由于热激发效应随温度增加而增强,少子对塞贝克系数的贡献增大,在T500 K时展现出双极化效应;当载流子浓度为1.14×10~(20)cm~(-3),温度为700 K时,最大ZT值为0.26,几乎是p型掺杂时的3倍.     

热电笼状物声子作用对其反常比热容的影响

笼状物材料具有极低的晶格热导率，表现出非常优秀的热电性能. 但是，笼状物中束缚在笼子中的原子与笼子的相互作用形式尚不明确，这种相互作用与其反常热力学性质的关系仍有很多争议. 使用从头算晶格动力学计算方法计算笼状物Ba8Ga16Ge30 (BGG)的声子以及比热容，利用同位素Ge-76替换的方法研究束缚原子与笼子的相互作用. 结果表明，束缚原子与笼子之间存在着明显的耦合作用，这种耦合作用对笼状物反常热力学行为的产生具有重要意义.     

3D打印技术制备热电发电器件

正热电材料是通过固体中的载流子(空穴或电子)输运来实现热能和电能之间相互直接转换的一种环境友好型功能材料。热电制冷和热电发电的理论基础分别是Peltier效应(图1a)和Seebeck效应(图1b)~([1])。通常材料热电性能的优劣是由无量纲热电优值ZT来衡量(ZT=S~2σT/κ,其中S是材料的Seebeck系数;σ和κ分别为材料的电导率和热导率;T为绝对温度)~([2])。但是上述公式中的Seebeck     

化学镀Zn对n型Bi2Te2.4Se0.6合金热电性能的影响

为了研究化学镀Zn对n型Bi2Te2.4Se0.6材料的热电性能的影响及作用机制,采用化学镀法制备n型Zn/Bi2Te2.4Se0.6纳米粉体,并结合放电等离子烧结烧制成块体材料,n型Zn/Bi2Te2.4Se0.6热电材料的Seebeck系数(SS)提升,热导率显著降低,其中0.15％Zn/Bi2Te24Se06的热导率最低,在371 K达到最小值0.74 W/(m·K),这是由于载流子浓度的降低引起电子热导减小,以及第二相和晶界增多引起声子散射造成晶格热导降低.结果表明,0.15％Zn/Bi2Te2.4Se0.6的热电优值(ZT)有很大的提升,在421 K达到1.06.     

二碲化钨纳米带的合成及热电性质

在能源短缺和环境污染日益严重的今天,为了减少温室气体排放,提高能源利用效率,可再生能源转换技术的研究就显得十分必要.热电材料是一类绿色无污染的能源转换材料,将在工业废热利用以及太阳光热复合发电等方面发挥重要作用,因而受到人们越来越多的关注.本文通过化学气相沉积法(CVD)合成了二碲化钨(WTe2)纳米带用于研究其热电性质.扫描电子显微镜和透射电子显微镜分别证实了生长在Si衬底上的大面积WTe_2样品具有高质量的带状纳米结构,选区电子衍射表明样品具有单晶相.并在大约300–652 K的温度范围内研究了退火后纳米带的热电输运性质,研究结果表明纳米带的最大电导率约为9.55×10~4S/m,最大塞贝克系数为90μV K~(-1).特别是退火后纳米带样品的最大功率因子相较于普通粉末样品提高了近2倍.这是因为一维单晶纳米带结构具有较少的缺陷,导致了载流子迁移率提高,从而导致了高的电导率.粉末样品具有较多的缺陷,禁带宽度较小,导致了激发载流子所需要的激发能较小,单位温度变化而产生的载流子浓度较大,从而导致了低的塞贝克系数.因此WTe_2纳米带可以用于制造具有价廉和环境友好的热电纳米器件的优异材料.     

前驱体溶液浓度对LaNiO3薄膜结构及导电性能的影响

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法,使用浓度分别为0.1 M、0.2 M和0.3 M的前驱体溶液,在单晶Si(100)衬底上制备了LaNiO3(LNO)导电薄膜,研究了前驱体溶液浓度对LNO薄膜结构和导电性能的影响.X射线衍射测试表明,三种样品均为纯的钙钛矿相,具有较好的(110)择优取向.扫描电子显微镜截面分析显示,用0.2 M前驱体溶液制备的LNO薄膜样品厚度均匀,与Si衬底间没有明显扩散.采用标准四探针法测试了三种样品的电阻率,当前驱体溶液浓度为0.2 M时,样品电阻率最小,仅为2.08×10-3Ω.cm,具有良好的导电性.     

溶胶-凝胶法制备镍酸镧薄膜的研究

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法,使用浓度分别为0.1 mol/L、0.2 mol/L和0.3 mol/L的前驱体溶液,在单晶Si(100)衬底上制备了镍酸镧[LaNiO3](简称LNO)导电薄膜,研究了前驱体溶液浓度对LNO薄膜结构和导电性能的影响.X射线衍射测试表明,三种样品均为纯的钙钛矿相,具有较好的(110)择优取向.原子力显微镜分析显示,用0.2 mol/L前驱体溶液制备的LNO薄膜样品晶粒明显大于0.1 mol/L的样品.采用标准四探针法测试了三种样品的电阻率,当前驱体溶液浓度为0.2 mol/L时,样品电阻率最小,仅为2.08×10-3Ω.cm,具有良好的导电性.     

穿通型pn结二极管的击穿电压

提出了一种确定穿通型二极管轻掺杂区一系列参数的方法，在大量数值计算基础上，获得了有效率电离率系数随硅单边穿变结轻掺杂区材料导电类型和电阻率变化的经验公式，把这种解析方法与有效电离率参变量相结合所得结果大电压范围内与数值计算结果符合得相当好。     

衬底掺杂浓度对p-i-n结构电致发光的增强作用

采用等离子体增强化学气相淀积系统,应用原位氧化和原位掺杂技术制备出了以非晶硅/二氧化硅多层膜结构为本征i层、分别以磷和硼掺杂的非晶硅作为n型和p型区的p-i-n结构。经过三步后退火处理,i层晶化得到纳米硅/二氧化硅多层膜结构,磷和硼掺杂的非晶硅结晶形成多晶硅结构。衬底采用轻和重掺杂两种不同浓度的p型单晶硅。重掺杂衬底上的p-i-n结构的电致发光特性比轻掺杂的具有更低的开启电压和更高的发光强度和效率。根据载流子的输运机制分析,重掺杂的p+硅衬底一方面有效的降低了载流子的隧穿势垒,提高了载流子的有效注入效率,进而提高了电致发光强度和效率;另一方面,重掺杂衬底也降低了器件的总串联电阻,是器件开启电压降低的主要原因。     

NdIn_(3-x)Mn_x合金化合物的结构和磁电输运性质

本文应用非自耗真空电弧炉制备稀土NdIn3-xMnx(x=0,0.2,0.3,0.5)合金化合物.采用X射线粉末衍射(XRD)研究其相成分和结构,利用TREOR对衍射数据进行指标化,采用Rietveld全谱拟合分析方法测定了NdIn3-xMnx的晶体结构.结果表明:当x≤0.3时,为具有AuCu3型结构,空间群为Pm3m,Z=1,点阵常数a=4.640(6)-4.738(7);当x=0.5时,化合物中出现杂相In.在x≤0.3固溶区,Mn原子部分取代In原子占据3c(0.5,0.5,0)晶位,Nd原子占据1a(0,0,0)晶位.NdIn3-xMnx的磁化曲线显示:当x≤0.2时,呈现出顺磁结构;当x=0.3时,呈现出弱铁磁性和顺磁性的混合.NdIn2.7Mn0.3电阻率在0–300 K区间变化呈半金属性.     

地层水矿化度对含水饱和度精度的影响分析

精确确定地层混合液电阻率和阿尔奇参数是剩余油饱和度评价的核心技术,但是在注水开发过程中地层混合液电阻率是动态变化的,同时当地层水矿化度变化较大时,胶结指数m和饱和度指数n随地层水矿化度的增大而增大,影响了由阿尔奇公式确定的含水饱和度的计算精度。提出首先采用变倍数物质平衡法得到地层混合液电阻率,再利用W-S模型和阿尔奇公式建立动态m、n值计算公式,在求准一系列地质参数的基础上再进行含水饱和度的计算。结果表明:采用变倍数物质平衡法能够得到精度较高的混合液电阻率;采用随地层水矿化度变化的m、n值能够显著提高含水饱和度的计算精度。     

含水率及孔隙率对黏性土电阻率影响的试验研究——以桂林红黏土、粉质黏土为例

为获得土体电阻率与含水率及孔隙率之间的定量关系,以桂林红黏土、粉质黏土为研究对象,通过更严格的单因素控制试验,在保持其他各因素不变的情况下,探讨两种土体的电阻率随含水率（保持土体类型、孔隙率不变）、孔隙率（保持土体类型、含水率不变）的变化规律,并引入能够综合反映含水率和孔隙率变化的土体体积含水率,探讨电阻率与体积含水率间的确定性关系及经验公式。试验结果表明：孔隙率一定时（含水率一定时）,两种土体电阻率与含水率（孔隙率）之间均呈幂函数关系。两种土体电阻率均随含水率的增加先剧烈减小,而后逐渐变缓;均随孔隙率的增加而增加。两种土体电阻率均随体积含水率的增大而减小,红黏土电阻率与体积含水率间呈幂函数关系,粉质黏土电阻率与体积含水率间呈线性关系,基于体积含水率得到的两种土体电阻率经验公式相关性较高,可应用于红黏土、粉质黏土地区的岩土工程实践。     

冻土电阻率与其温度的关系研究

为研究冻土电阻率与温度的关系,采用自制电阻测量装置,对不同温度的砂土和黏土试样进行了电阻测试。结果表明,当温度大于0 ℃时,土的电阻率变化不大;当温度小于0 ℃时,土的电阻率随温度的下降而明显上升。出现这种现象的原因在于,当温度降低至0 ℃以下时,土中水分随温度的降低将逐渐部分或全部冻结为冰,而冰的电阻率大于液态水的电阻率。此外,冻土的电阻率还与土的类型有关,在干密度、含水量、温度均相同的条件下,砂土的电阻率大于黏土的电阻率。     

用开路电压法测晶体硅太阳电池少子寿命的研究

根据太阳电池的工作原理,详细论述了用脉冲光源照射n/p结太阳电池瞬间时,由于光电压,即开路电压的建立,将有电子从n区通过n/p结向p区边界注入,这些注入p区的过剩电子(少子)在运动中复合所需的时间,我们定义为少子寿命.理论上给出了注入p区的电子复合带来的开路电压与寿命的关系式(Voc(t)),同时也研究了n/p结势垒电容放电对Voc(t)的影响.因此建议使用开路电压随时间的衰减关系式(Voc(t))测量少子寿命的方法.     

真空蒸发制备（Cd,Zn）S薄膜及性能研究

用真空蒸发技术在玻璃衬底上获得了透明的（Ｃｄ,Ｚｎ）Ｓ薄膜,薄膜为纤锌矿结构,具有沿〔００２〕晶向的择优生长取向．薄膜的性能随Ａ值（Ａ＝ＺｎＳＺｎＳ＋ＣｄＳ）和蒸发条件而变化,薄膜为ｎ型材料,呈高阻状态,在可见光范围内有良好的透过率     

氧分压对IWO薄膜表面形貌及光电性能的影响

掺钨氧化铟(In2O3:W,IWO)薄膜是一种新型的透明导电氧化物(TCO)薄膜,其中W与In之间存在着较高的价态差,使得IWO薄膜与其他TCO薄膜相比,在相同的电阻率条件下具有载流子浓度低、迁移率高和近红外区透射率高的特点.利用直流磁控溅射法制备了IWO薄膜,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、霍尔效应及分光光度计表征了薄膜的表面形貌及光电性能.在工作压力1 Pa、氧分压为2.4×10-1Pa的条件下,实验中制备的IWO薄膜最佳电阻率为6.3×10-4Ω.cm,最高载流子迁移率为34 cm2V-1s-1,载流子浓度达到2.9×1020cm-3,可见光平均透射率约为85%,近红外平均透射率大于80%.     

Fe3O4的高压电学性质

基于金刚石对顶砧（DAC）上的原位电阻率测量技术, 测量Fe₃O₄粉末在高压下的电阻率及磁阻率, 得到了样品电阻率随压力的变化关系. 当压力大于或小于6 GPa时, 电阻率随压力的增加均呈下降趋势, 但减小的速率不同; 当压力小于6 GPa时, 样品呈正的磁阻效应; [JP2]当压力大于6 GPa时, 样品呈负的磁阻效应.  结果表明Fe₃O₄的微观结构在6 GPa发生变化.