低维固体的电声输运行为调控与热电转化应用
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摘要
当今社会,日渐枯竭的传统化石能源带来了前所未有的能源危机,实现能量之间的高效转化,如热电转化能直接实现将废热直接转化成,是同时缓解能源危机和环境污染的有效手段。这一重要能量转化过程的关键科学问题是如何调制固体中电子、声子结构、及其输运行为的调控和协同调控。如何通过电声协同调制实现电热输运性质的协同调控,寻找进一步提高热电材料性能的机制和筛选新热电材料体系,突破低能量转换效率对其大规模实际应用的制约是热电材料领域的前沿,也是历史性的难题。无机功能固体是最重要的能源转换的载体,因此如何在晶体结构设计的基础上调节固体材料中的能带结构及微结构来改善电子、声子在晶体中的输运行为,进而实现电学、热学行为的调控以及电热输运行为的协同调控,是固体化学最重要的研究领域之一,也是获得高效热电材料和器件的关键途径。本报告将阐述本课题组最近在利用纳米相变体系、超薄二维半导体、超晶格体系中的电声调制,实现热电性能优化,发展高效热电转换新材料体系的研究进展。这些工作预示了传统能带工程与物质本身内在行为(相变、自旋、二维电子气、多空位等)相结合将实现基于电热输运协同调控的热电性能优化新途径。
引文