热电材料及其制备技术

目录 序 前言 第1章 热电转换技术与应用概述 1 1.1 引言 1 1.2 热电效应 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 完整热电方程 6 1.3 热电转换效率 7 1.3.1 温差发电效率 8 1.3.2 热电制冷效率 9 1.4 热电器件 10 1.4.1 传统热电器件结构 10 1.4.2 新型热电器件结构 12 1.5 主要应用 14 1.5.1 热电发电 15 1.5.2 热电制冷 19 参考文献 22 第2章 热电性能测试基本原理与方法 26 2.1 引言 26 2.2 电导率测量 26 2.2.1 四探针法 26 2.2.2 范德堡法 27 2.3 泽贝克系数测量 29 2.4 霍尔系数测量 31 2.4.1 霍尔系数测量原理 31 2.4.2 范德堡法 35 2.4.3 五点探针法 36 2.5 热导率测量 37 2.5.1 稳态法 37 2.5.2 激光闪烁法 38 2.6 声速测量 43 2.7 转换效率测量 45 参考文献 46 第3章 经典热电材料 49 3.1 引言 49 3.2 碲化铋基热电材料 49 3.2.1 基本特性 50 3.2.2 研究进展 55 3.3 碲化铅基热电材料 64 3.3.1 基本特性 64 3.3.2 研究进展 66 3.4 硅锗固溶体 70 3.4.1 基本特性 70 3.4.2 研究进展 73 参考文献 77 第4章 新型热电材料 85 4.1 引言 85 4.2 碲化物 85 4.2.1 SnTe 85 4.2.2 GeTe 89 4.2.3 MnTe 94 4.2.4 其他碲化物 97 4.3 硒化物 100 4.3.1 概述 100 4.3.2 PbSe 101 4.3.3 SnSe 104 4.3.4 Cu2Se 109 4.3.5 多元硒化物 111 4.4 硫化物 114 4.4.1 PbS体系 115 4.4.2 SnS热电材料 118 4.4.3 Cu-S热电材料 120 4.4.4 黝铜矿Cu12Sb4S13热电材料 125 4.5 方钴矿及其他锑化物 127 4.5.1 CoSb3基方钴矿热电材料 127 4.5.2 其他锑化物热电材料 132 4.6 哈斯勒热电材料 143 4.6.1 概述 143 4.6.2 半哈斯勒化合物 144 4.6.3 全哈斯勒化合物 149 4.7 硅基化合物 150 4.7.1 Mg2Si热电材料 150 4.7.2 高锰硅(HMS)热电材料 155 4.7.3 FeSi2热电材料 161 4.8 氧化物及含氧化合物 163 4.8.1 概述 163 4.8.2 P型层状氧化物材料NaxCoO2和Ca3Co4O9 164 4.8.3 N型钙钛矿结构材料SrTiO3和高迁移率材料ZnO 166 4.8.4 新型含氧化合物BiCuSeO 168 参考文献 172 第5章 制备技术 190 5.1 引言 190 5.2 熔炼-晶体生长法 190 5.2.1 方法 191 5.2.2 代表性应用 196 5.3 粉末冶金法 200 5.3.1 球磨法 200 5.3.2 熔融旋甩法 204 5.3.3 自蔓延高温合成法 206 5.3.4 软化学合成法 207 5.3.5 放电等离子体烧结 209 5.3.6 热压烧结 211 5.4 薄膜制备技术 212 5.4.1 气相沉积法 212 5.4.2 化学溶液法 215 5.4.3 印刷类方法 218 5.4.4 超晶格热电薄膜制备方法 219 参考文献 224 第6章 性能增强复合制备技术 229 6.1 引言 229 6.2 原位复合 229 6.2.1 熔融+缓慢冷却原位纳米复合制备技术 229 6.2.2 放电等离子烧结+退火原位纳米复合制备技术 230 6.2.3 熔融旋甩+放电等离子烧结原位纳米复合制备技术 231 6.3 混合复合 231 6.3.1 零维添加物复合制备技术 231 6.3.2 一维添加物复合制备技术 233 6.3.3 二维添加物复合制备技术 234 6.4 梯度复合 236 6.4.1 连续式梯度复合制备技术 236 6.4.2 分段式梯度复合制备技术 239 6.4.3 混合式梯度复合制备技术 241 6.5 总结 242 参考文献 243