氧硫族化合物BiCuSeO热电材料

第 1章　热电效应及常见热电材料　1

1.1　引言　1

1.2　热电材料背景概述　2

1.2.1　三大热电效应　2

1.2.2　热电效应的应用　4

1.3　热电性能评价与测试　10

1.3.1　热电性能评价　10

1.3.2　热电性能测试　13

1.4　BiCuSeO热电材料　36

1.4.1　常见热电材料　36

1.4.2　BiCuSeO的发展历史　38

1.5　本章小结　40

1.6　参考文献　40



第 2章　BiCuSeO热电材料概述　48

2.1　引言　48

2.2　BiCuSeO的晶体结构　48

2.3　BiCuSeO的本征热电性能　52

2.4　本章小结　59

2.5　参考文献　59



第3章　BiCuSeO热电材料的制备方法　62

3.1　引言　62

3.2　固相反应法　62

3.3　机械合金化法　67

3.4　自蔓延高温合成法　72

3.5　脉冲激光沉积法　77

3.6　热压烧结法　80

3.7　放电等离子烧结法　83

3.8　高压合成法　87

3.9　织构化优化法　91

3.10 调制掺杂法　95

3.11 本章小结　102

3.12 参考文献　103



第4章　P型BiCuSeO载流子浓度优化策略　108

4.1　引言　108

4.2　按非化学计量比引入Cu空位 　108

4.2.1　Cu空位对BiCuSeO载流子浓度的影响规律　108

4.2.2　富Cu空位BiCuSeO的热电性能　110

4.3　机械力引入Cu空位 　111

4.3.1　机械力引入Cu空位原理　111

4.3.2　机械力优化BiCuSeO的热电性能　113

4.4　Bi-Cu双空位协同优化BiCuSeO热电性能的热电输运机制　118

4.4.1　Bi-Cu双空位优化BiCuSeO电输运　118

4.4.2　Bi-Cu双空位调控BiCuSeO热输运　120

4.5　碱金属或碱土金属优化BiCuSeO载流子浓度机制　121

4.6　本章小结　125

4.7　参考文献　125



第5章　P型BiCuSeO载流子迁移率提升策略　130

5.1　引言　130

5.2　织构化优化BiCuSeO载流子迁移率机制　130

5.3　调制掺杂调控BiCuSeO载流子迁移率机制　136

5.4　能带调控BiCuSeO载流子迁移率机制　143

5.5　本章小结　153

5.6　参考文献　153



第6章　Pb协同优化P型BiCuSeO的热电输运机制　156

6.1　引言　156

6.2　迁移率有效质量提升理论　156

6.3　耦合效应促进功率因子波段式提升机制　161

6.3.1　功率因子的波段式提升规律　161

6.3.2　复杂耦合效应的协同调控机制　166

6.4　能带工程和全尺度结构协同优化热电性能　176

6.4.1　能带工程优化电输运机制　177

6.4.2　全尺度结构优化热输运机制　181

6.5　价键工程和全尺度结构协同优化热电性能　183

6.5.1　价键工程的引入及载流子迁移率提升机制　183

6.5.2　全尺度结构增强声子散射机制　191

6.6　本章小结　199

6.7　参考文献　200



第7章　N型BiCuSeO的研究进展　205

7.1　引言　205

7.2　N型BiCuSeO的理论预测　205

7.3　N型BiCuSeO的实验验证　209

7.4　Bi6Cu2Se4O6（2BiCuSeO 2Bi2O2Se）热电材料　239

7.4.1　Bi6Cu2Se4O6（2BiCuSeO 2Bi2O2Se）概述　239

7.4.2　卤族元素对Bi6Cu2Se4O6热电性能的影响机制　240

7.5　基于N型BiCuSeO的器件构筑尝试　257

7.6　本章小结　262

7.7　参考文献　262



第8章　结语和展望　266

8.1　引言　266

8.2　其他研究策略　266

8.3　参考文献　282