《一維熱電材料有序陣列的聲子調控及其輸運性能研究》是依託大連理工大學,由薛方紅擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：一維熱電材料有序陣列的聲子調控及其輸運性能研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：薛方紅
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
理論上，界面結構熱電材料會因量子禁閉效應展示出更高的熱電勢、更高的電子態密度和熱電優值。但從現有實驗結果來看，實驗得到的優值低於理論預測，動力學模擬認為是聲子的波動性導致熱傳導增加。因此通過克服聲子波動性來提高熱電效率是一個重要的課題，這要求材料界面必須明銳，這就給材料製備帶來了困難。為此本項目的策略是基於Bi系材料從聲子調控手段上進行考慮，採用結構設計和成份調控來限制聲子傳導：在結構調控方面，基於氧化鋁模板使用電化學外延法合成多周期管/結超結構納米線陣列，利用聲子在界面處受到強烈散射來抑制聲子傳遞。在成份調控方面，使用脈衝電沉積方法製備方鈷礦/Bi系合金 超晶格納米線陣列，利用方鈷礦填充的弱鍵離子對聲子進行散射來有效降低晶格熱導。研究並揭示低維體系下的熱、電輸運性質和聲子工程等基本物理問題，為大幅提高熱電性能提供科學依據。
結題摘要
低維納米材料因量子效應而具有其獨特的化學物理性質，在介觀物理領域及構造納米器件方面有獨特的套用受到國內外的廣泛關注。研究表明，材料的熱電性能與介觀結構密切相關，界面結構熱電材料會因量子禁閉效應展示出更高的熱電勢、更高的電子態密度和熱電優值。通過設計材料的介觀結構可以增強和提高材料的熱電性能。“自下而上”的方法可以實現複雜介觀結構的設計，但受到材料合成、測試手段等限制，在材料形貌控制、成份最佳化、結構調控等方面的研究還非常有限。本項目自行研製了多參數電沉積設備，有效的合成具有複雜結構的一維納米線陣列。本項目側重於聲子工程來抑制材料中的熱傳導，實現一維材料的結構界面化，涉及的界面有周期性超晶格、核殼型電纜結構、多孔狀結構以及晶粒組裝結構等。通過界面結構來散射聲子來降低材料的熱導，從而提高熱電材料性能。項目基於氧化鋁模板使用電化學外延法實現了Sb納米線的晶形控制；使用負型模板法合成了 Bi1-xSbx納米點陣列；周期性結構或周期性異質材料Bi/Sb、Sb/Bi1-xTex的製備；核殼結構的線纜型CdTe@Te、Bi@In納米線陣列設計與製備；CdTe/Te超晶格納米線陣列的製備與研究；方鈷礦型CoSbx/Bi超晶格納米線陣列製備；多孔In/Te納米線的製備。並對周期性異質材料與周期性結構材料的製備工藝進行了研究。對材料的性能進行了測試和分析，為提高熱電性能提供技術依據。
