在高速發(fā)展的21世紀(jì),隨著化石能源的日漸枯竭,人們開始把目光投放到新能源的開發(fā)。其中,熱電技術(shù)的研究和發(fā)展受到廣泛關(guān)注。基于熱電材料的熱電發(fā)電技術(shù)能夠?qū)崮苤苯愚D(zhuǎn)換為電能,相關(guān)器件和系統(tǒng)具有體積小、質(zhì)量輕、堅(jiān)固、無傳動部件、無噪聲運(yùn)行、安全可靠、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。熱電優(yōu)值（ZT）是評價(jià)熱電性能的參數(shù),ZT=S²σT/κ,其中S是澤貝克系數(shù),σ是電導(dǎo)率,T是絕對溫度,κ是熱導(dǎo)率。當(dāng)ZT值達(dá)到1以上時(shí),說明熱電材料達(dá)到商業(yè)應(yīng)用的基本要求。近年來,多類性能出色的熱電材料被發(fā)現(xiàn)并得到深入研究。"聲子液體-電子晶體"（PLEC）類材料概念被提出后,就憑借其超低熱導(dǎo)率特征而受到了廣泛關(guān)注。作為典型的PLEC類材料,Cu-S系材料備受關(guān)注并得到較為深入的研究,其中以Cu₂S和Cu₂Se為主,它們都是本征p型半導(dǎo)體材料,具有低的熱導(dǎo)率。在結(jié)構(gòu)上,兩種半導(dǎo)體隨著溫度的升高,都會發(fā)生結(jié)構(gòu)相變,其中,723 K的α-Cu₂S和400 K的β-Cu₂Se為立方相,具有很低的熱導(dǎo)率。在α-Cu_2... 

【文章來源】：材料導(dǎo)報(bào). 2020,34(07)北大核心

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【部分圖文】：

單晶、普通多晶和馬賽克晶體的結(jié)構(gòu)特征示意圖(電子版為彩圖)[54]

Cu2-xS(0≤x≤2)是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的p型半導(dǎo)體。隨著x的變化呈現(xiàn)不同的晶體結(jié)構(gòu)，主要結(jié)構(gòu)有單斜相、六方相、立方相等(如圖1所示)[15]。Cu2S在自然界中以輝銅礦存在，是一種重要的p型半導(dǎo)體材料，呈黑色或灰黑色，密度為5.6～5.7 g/cm3，能帶間隙為1.2～2.0 e V，毒性低且具有良好的光學(xué)和電學(xué)性能。Cu2S硬而脆、導(dǎo)電、對熱穩(wěn)定，不溶于水、丙酮、硫化銨、稀硫酸和稀鹽酸，稍溶于氨水且溶于氰化鉀溶液，在硝酸和熱濃硫酸中會分解。隨著溫度的升高，在375 K時(shí)，Cu2S從低溫相(γ-Cu2S)轉(zhuǎn)變?yōu)橹袦叵?β-Cu2S);在723 K時(shí)，從中溫相轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷叵?α-Cu2S)。Cu2S中的Cu離子具有很高的遷移率，在六方相和立方相中，Cu離子在S原子組成的剛性亞點(diǎn)陣中具有類液體的遷移行為，成為液態(tài)亞點(diǎn)陣。液態(tài)亞點(diǎn)陣對格波聲子的橫向傳輸具有很強(qiáng)的擾動，減少了熱傳導(dǎo)的橫模數(shù)目，導(dǎo)致了定容比熱、聲子平均速率和聲子平均自由程的減小，使Cu2S具有很低的熱導(dǎo)率[13]。

Cu2-xSe是一種非常具有潛力的“聲子液體-電子晶體”熱電材料，它是一種p型半導(dǎo)體，具有較好的熱電性能和復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)。Cu2-xSe的熔點(diǎn)是1 113℃，禁帶寬度為1.1～1.4 e V，理論密度是6.749 g/cm3。Cu2-xSe存在兩種不同的相結(jié)構(gòu)，在400 K左右會發(fā)生結(jié)構(gòu)相變，隨溫度升高，由低溫α相變成高溫β相[33]。α相的晶體結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，尚無確定的結(jié)構(gòu)模型，而β相的Cu2Se是電子-離子混合型導(dǎo)體，Se原子形成剛性面心亞晶格結(jié)構(gòu)，Cu離子則在亞晶格結(jié)構(gòu)上隨機(jī)分布并自由遷移，參與導(dǎo)電(如圖2所示)。Cu2-xSe由于具有這種特殊的結(jié)構(gòu)而顯示出“聲子液體-電子晶體”特征，被研究人員認(rèn)為是一種很有潛力的熱電材料[34]。2.2 Cu2-xSe的制備方法

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]碲基和銻基化合物的能帶結(jié)構(gòu)和熱電輸運(yùn)特性[D]. 陳怡.浙江大學(xué) 2012



本文編號：3000866