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第1章 热电转换基本原理1

1.1引言1

1.2热电转换物理效应1

1.2.1泽贝克效应1

1.2.2佩尔捷效应3

1.2.3汤姆孙效应4

1.2.4热电效应间的关系5

1.3热电转换效率与热电材料性能优值6

1.3.1热电发电器件性能参数7

1.3.2热电制冷器件性能参数11

参考文献15

第2章 热电材料性能优化策略16

2.1引言16

2.2热电输运基础理论17

2.2.1载流子输运的能带模型17

2.2.2载流子的散射21

2.2.3固体材料中的热传导与声子散射22

2.2.4β因子与优异热电材料的基本特征26

2.3热电材料性能优化典型策略27

2.3.1多能带简并27

2.3.2电子共振态29

2.3.3合金固溶29

2.3.4声子共振散射31

2.3.5类液态效应32

2.4纳米结构热电输运理论与纳米热电材料34

2.4.1纳米尺度的电输运34

2.4.2纳米尺度的热输运37

2.4.3纳米晶与纳米复合热电材料38

参考文献39

第3章 热电输运性能的测量43

3.1引言43

3.2块体材料热电性能测量43

3.2.1电导率43

3.2.2泽贝克系数44

3.2.3热导率46

3.3薄膜材料热电性能测量51

3.3.1薄膜材料热导率测量51

3.3.2薄膜材料电阻率测量54

3.3.3薄膜材料泽贝克系数测量55

3.3.4纳米线电导率和泽贝克系数测量58

3.3.5纳米线热导率测量60

3.4总结62

参考文献62

第4章 典型热电材料体系及其性能优化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硅基热电材料75

4.4.1 SiGe合金75

4.4.2 Mg2X（X=Si，Ge，Sn）78

4.4.3高锰硅化合物80

4.4.4 β--FeSi282

4.5笼状结构化合物85

4.5.1方钴矿与填充方钴矿85

4.5.2笼合物90

4.6快离子导体热电材料92

4.7氧化物热电材料95

4.8其他新兴热电材料体系97

4.8.1半Heusler合金97

4.8.2类金刚石结构化合物100

参考文献103

第5章 低维结构及纳米复合热电材料110

5.1引言110

5.2超晶格薄膜热电材料的制备与性能110

5.2.1超晶格热电薄膜的制备110

5.2.2超晶格结构的声子输运特征与热导率112

5.2.3超晶格的载流子输运特征与电性能114

5.3纳米晶热电薄膜材料的制备与性能117

5.4热电材料纳米线的制备与结构调控119

5.5热电材料纳米粉体的制备120

5.6纳米复合热电材料的制备与结构调控125

5.7典型纳米复合热电材料的结构调控与性能优化126

5.7.1 CoSb3基方钴矿纳米复合材料126

5.7.2 PbTe基材料的多尺度结构调控128

5.8总结129

参考文献129

第6章 导电聚合物及其纳米复合热电材料137

6.1引言137

6.2导电聚合物及其纳米复合材料的热电性能调控137

6.2.1导电聚合物热电性能概述137

6.2.2掺杂程度调节141

6.2.3聚合物分子链有序化142

6.2.4有机/无机界面效应146

6.2.5电荷迁移架桥149

6.2.6 纳米插层超晶格结构150

6.3导电聚合物基纳米复合热电材料的制备方法153

6.3.1粉体混合法153

6.3.2溶液介质混合法153

6.3.3原位聚合法155

6.3.4层层自组装法157

6.4总结158

参考文献159

第7章 热电器件设计集成与应用163

7.1引言163

7.2热电器件基本结构与制备方法163

7.2.1热电器件基本结构与工作原理163

7.2.2热电器件的典型制造工艺165

7.3热电器件设计与评价168

7.3.1器件设计原理与方法168

7.3.2单级/多段器件结构设计170

7.3.3器件评价方法173

7.4界面设计与连接技术176

7.4.1电极材料的选择与电极连接技术176

7.4.2热电材料/电极过渡层与界面结构178

7.4.3界面电阻和界面热阻的测量180

7.5微型热电器件的设计与集成182

7.5.1微型器件基本结构与制造技术182

7.5.2微型热电器件性能与优化方法183

7.6器件应用与服役性能185

7.7挑战与展望186

参考文献186

关键词索引190