本書共8章，內(nèi)容包括熱電輸運(yùn)基本原理、鉛硫族化合物的晶體結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)、鉛硫族化合物的制備方法、載流子濃度優(yōu)化與動態(tài)摻雜、態(tài)密度有效質(zhì)量優(yōu)化策略、載流子遷移率優(yōu)化策略、晶格熱導(dǎo)率降低策略、結(jié)語及展望。其中，本書重點(diǎn)介紹缺陷能級和間隙原子對載流子濃度的動態(tài)優(yōu)化作用、能帶形狀優(yōu)化對態(tài)密度有效質(zhì)量和載流子遷移率關(guān)系的平衡調(diào)控作用，以及能帶銳化和微缺陷結(jié)構(gòu)對協(xié)同調(diào)控載流子遷移率與晶格熱導(dǎo)率的作用。本書將熱電基本理論與高性能鉛硫族化合物熱電材料的設(shè)計(jì)相結(jié)合，并對鉛硫族化合物熱電材料的研究現(xiàn)狀以及需要解決的問題提出基本思考，有助于鉛硫族化合物熱電材料未來的發(fā)展。
本叢書入選國家“十四五”規(guī)劃、工 信部“十四五”規(guī)劃，榮獲國家出版基金
作者團(tuán)隊(duì)在熱電材料領(lǐng)域具有重大研究成果，在Nature、Science上發(fā)表多篇研究成果
新型熱電材料的相關(guān)圖書較少，填補(bǔ)空白
創(chuàng)新地提出了熱電領(lǐng)域新的研究方向和展望
基于新研究進(jìn)展撰寫
趙立東 北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，國 家級青年人才計(jì)劃（2015）入選者，北京市杰出青年科學(xué)基金（2018）和國家杰出青年科學(xué)基金（2019）獲得者，獲北京市師德先鋒（2016）、國際熱電學(xué)會青年科 學(xué)家獎（2017）、國 家級人才計(jì)劃特聘教授（2018）、科學(xué)探索獎（2022）、北京市優(yōu) 秀博士學(xué)位論文指導(dǎo)教師（2022）、科睿唯安“全球高被引科 學(xué)家”（2019—2023）、國際材料研究學(xué)會聯(lián)盟（IUMRS）前沿材料青年 科 學(xué)家獎（2023）、北京市優(yōu) 秀研究生指導(dǎo)教師（2023）、何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎（2023）。主要研究方向?yàn)殚_發(fā)寬溫域高 效溫差發(fā)電和熱電制冷材料。已在Nature 、Science等期刊上發(fā)表300余篇研究成果，擔(dān)任Materials Lab創(chuàng)刊主編。 肖鈺 電子科技大學(xué)材料與能源學(xué)院特聘研究員、博士生導(dǎo)師。研究方向?yàn)闊犭娔茉床牧希攸c(diǎn)關(guān)注缺陷結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)、晶體各向異性對電聲傳輸?shù)慕怦钜?guī)律。已在Science、Nature Communications、Journal of the American Chemical Society、Energy & Environmental Science等期刊上發(fā)表論文50余篇。 錢鑫 河北大學(xué)校聘教授、碩士生導(dǎo)師。博士畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)，曾獲CSC獎學(xué)金，前往美國密歇根大學(xué)進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)。主要從事新型熱電材料的設(shè)計(jì)與性能優(yōu)化研究，以第 一作者或通信作者身份發(fā)表十余篇論文，主持國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目、河北省引進(jìn)留學(xué)人員資助項(xiàng)目等。
第 1章 熱電輸運(yùn)基本原理 1
1.1 引言 1
1.2 熱電效應(yīng) 2
1.2.1 澤貝克效應(yīng) 2
1.2.2 佩爾捷效應(yīng) 2
1.2.3 湯姆孫效應(yīng) 3
1.3 熱電輸運(yùn)理論 4
1.3.1 熱電相關(guān)參數(shù) 4
1.3.2 載流子輸運(yùn)的能帶模型 5
1.3.3 聲子輸運(yùn)模型 16
1.4 本章小結(jié) 22
1.5 參考文獻(xiàn) 22
第 2章 鉛硫族化合物的晶體結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu) 24
2.1 引言 24
2.2 晶體結(jié)構(gòu) 24
2.3 能帶結(jié)構(gòu) 25
2.3.1 電子能帶結(jié)構(gòu) 25
2.3.2 聲子能帶結(jié)構(gòu) 30
2.4 本章小結(jié) 34
2.5 參考文獻(xiàn) 35
第3章 鉛硫族化合物的制備方法 47
3.1 引言 47
3.2 機(jī)械合金化 47
3.3 熔融反應(yīng)法 52
3.4 化學(xué)反應(yīng)法 56
3.5 本章小結(jié) 60
3.6 參考文獻(xiàn) 61
第4章 載流子濃度優(yōu)化與動態(tài)摻雜 64
4.1 引言 64
4.2 鉛硫族化合物的載流子濃度優(yōu)化 65
4.2.1 N型摻雜優(yōu)化載流子濃度 65
4.2.2 P型摻雜優(yōu)化載流子濃度 66
4.3 缺陷能級動態(tài)優(yōu)化載流子濃度 66
4.3.1 PbTe中In摻雜缺陷能級 66
4.3.2 PbTe中Ga摻雜缺陷能級 82
4.4 間隙原子動態(tài)優(yōu)化載流子濃度 88
4.4.1 PbTe中間隙Cu原子動態(tài)摻雜 88
4.4.2 PbSe中間隙Cu/Zn/Ni原子動態(tài)摻雜 93
4.5 本章小結(jié) 102
4.6 參考文獻(xiàn) 103
第5章 態(tài)密度有效質(zhì)量優(yōu)化策略 113
5.1 引言 113
5.2 多能帶簡并 113
5.2.1 PbTe-MgTe中的價(jià)帶簡并 114
5.2.2 PbSe-CdSe中的價(jià)帶簡并 120
5.3 能帶扁平化 123
5.3.1 PbTe-MnTe中的能帶扁平化 124
5.3.2 PbSe-CdSe中的能帶扁平化 136
5.4 共振能級 146
5.4.1 PbTe-Tl中的共振能級 147
5.4.2 PbSe-Al中的共振能級 148
5.5 能量過濾效應(yīng) 152
5.6 本章小結(jié) 153
5.7 參考文獻(xiàn) 153
第6章 載流子遷移率優(yōu)化策略 165
6.1 引言 165
6.2 能帶銳化 165
6.2.1 (Pb1-xSnx)(Te1-xSex)中的能帶銳化 166
6.2.2 Pb1-xSnxSe中的能帶銳化 174
6.2.3 Pb1-xSnxS中的能帶銳化 184
6.3 能帶對齊 188
6.3.1 PbTe-SrTe中的價(jià)帶對齊 188
6.3.2 PbSe-CdS中的價(jià)帶對齊 191
6.3.3 PbS-PbTe中的導(dǎo)帶對齊 195
6.4 本章小結(jié) 196
6.5 參考文獻(xiàn) 197
第7章 晶格熱導(dǎo)率降低策略 207
7.1 引言 207
7.2 原子尺度缺陷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 208
7.2.1 原子置換點(diǎn)缺陷 209
7.2.2 間隙原子點(diǎn)缺陷 216
7.3 位錯缺陷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 220
7.3.1 Pb1-xSb2x/3Se的位錯缺陷結(jié)構(gòu) 221
7.3.2 Pb0.95Sb0.033Se0.6Te0.4的位錯缺陷結(jié)構(gòu) 222
7.4 納米缺陷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 226
7.4.1 PbTe-CaTe/BaTe的納米缺陷結(jié)構(gòu) 227
7.4.2 PbS-ZnS/CdS的納米缺陷結(jié)構(gòu) 232
7.5 全尺度缺陷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 237
7.5.1 PbTe-SrTe的全尺度缺陷結(jié)構(gòu) 239
7.5.2 PbSe-PbS的全尺度缺陷結(jié)構(gòu) 243
7.6 本章小結(jié) 247
7.7 參考文獻(xiàn) 247
第8章 結(jié)語及展望 259
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