Cu 2-x S和Cu 2-x Se类液态材料的可控制备与热电性能研究进展
发布时间：2021-01-26 09:23
在高速发展的21世纪,随着化石能源的日渐枯竭,人们开始把目光投放到新能源的开发。其中,热电技术的研究和发展受到广泛关注。基于热电材料的热电发电技术能够将热能直接转换为电能,相关器件和系统具有体积小、质量轻、坚固、无传动部件、无噪声运行、安全可靠、易于控制等优点。热电优值（ZT）是评价热电性能的参数,ZT=S2σT/κ,其中S是泽贝克系数,σ是电导率,T是绝对温度,κ是热导率。当ZT值达到1以上时,说明热电材料达到商业应用的基本要求。近年来,多类性能出色的热电材料被发现并得到深入研究。"声子液体-电子晶体"（PLEC）类材料概念被提出后,就凭借其超低热导率特征而受到了广泛关注。作为典型的PLEC类材料,Cu-S系材料备受关注并得到较为深入的研究,其中以Cu2S和Cu2Se为主,它们都是本征p型半导体材料,具有低的热导率。在结构上,两种半导体随着温度的升高,都会发生结构相变,其中,723 K的α-Cu2S和400 K的β-Cu2Se为立方相,具有很低的热导率。在α-Cu2...
【文章来源】：材料导报. 2020,34(07)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
单晶、普通多晶和马赛克晶体的结构特征示意图(电子版为彩图)[54]
Cu2-xS(0≤x≤2)是一种结构复杂的p型半导体。随着x的变化呈现不同的晶体结构，主要结构有单斜相、六方相、立方相等(如图1所示)[15]。Cu2S在自然界中以辉铜矿存在，是一种重要的p型半导体材料，呈黑色或灰黑色，密度为5.6～5.7 g/cm3，能带间隙为1.2～2.0 e V，毒性低且具有良好的光学和电学性能。Cu2S硬而脆、导电、对热稳定，不溶于水、丙酮、硫化铵、稀硫酸和稀盐酸，稍溶于氨水且溶于氰化钾溶液，在硝酸和热浓硫酸中会分解。随着温度的升高，在375 K时，Cu2S从低温相(γ-Cu2S)转变为中温相(β-Cu2S);在723 K时，从中温相转变为高温相(α-Cu2S)。Cu2S中的Cu离子具有很高的迁移率，在六方相和立方相中，Cu离子在S原子组成的刚性亚点阵中具有类液体的迁移行为，成为液态亚点阵。液态亚点阵对格波声子的横向传输具有很强的扰动，减少了热传导的横模数目，导致了定容比热、声子平均速率和声子平均自由程的减小，使Cu2S具有很低的热导率[13]。
Cu2-xSe是一种非常具有潜力的“声子液体-电子晶体”热电材料，它是一种p型半导体，具有较好的热电性能和复杂的晶体结构。Cu2-xSe的熔点是1 113℃，禁带宽度为1.1～1.4 e V，理论密度是6.749 g/cm3。Cu2-xSe存在两种不同的相结构，在400 K左右会发生结构相变，随温度升高，由低温α相变成高温β相[33]。α相的晶体结构很复杂，尚无确定的结构模型，而β相的Cu2Se是电子-离子混合型导体，Se原子形成刚性面心亚晶格结构，Cu离子则在亚晶格结构上随机分布并自由迁移，参与导电(如图2所示)。Cu2-xSe由于具有这种特殊的结构而显示出“声子液体-电子晶体”特征，被研究人员认为是一种很有潜力的热电材料[34]。2.2 Cu2-xSe的制备方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]水热法制备Cu2S及其热电性能研究[J]. 张沁沁,王伟,谢淑红,闫艳慈,彭坤岭. 功能材料. 2017(11)
[2]水热合成Cu2S纳米结构的形貌控制与场发射特性（英文）[J]. 宋长青,尹海宏,李守川. 微纳电子技术. 2013(12)
[3]“声子液体”热电材料研究进展[J]. 刘灰礼,何颖,史迅,郭向欣,陈立东. 科学通报. 2013(25)
[4]中空结构Cu2S微球的制备与表征[J]. 张霞,张平余. 现代化工. 2010(09)
[5]SiGe热电材料的发展与展望[J]. 姜洪义,王华文,任卫. 材料导报. 2007(07)
[6]SiGe体单晶的研究进展[J]. 苏宇欢. 半导体情报. 1999(06)
博士论文
[1]碲基和锑基化合物的能带结构和热电输运特性[D]. 陈怡.浙江大学 2012
本文编号：3000866
【文章来源】：材料导报. 2020,34(07)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
单晶、普通多晶和马赛克晶体的结构特征示意图(电子版为彩图)[54]
Cu2-xS(0≤x≤2)是一种结构复杂的p型半导体。随着x的变化呈现不同的晶体结构，主要结构有单斜相、六方相、立方相等(如图1所示)[15]。Cu2S在自然界中以辉铜矿存在，是一种重要的p型半导体材料，呈黑色或灰黑色，密度为5.6～5.7 g/cm3，能带间隙为1.2～2.0 e V，毒性低且具有良好的光学和电学性能。Cu2S硬而脆、导电、对热稳定，不溶于水、丙酮、硫化铵、稀硫酸和稀盐酸，稍溶于氨水且溶于氰化钾溶液，在硝酸和热浓硫酸中会分解。随着温度的升高，在375 K时，Cu2S从低温相(γ-Cu2S)转变为中温相(β-Cu2S);在723 K时，从中温相转变为高温相(α-Cu2S)。Cu2S中的Cu离子具有很高的迁移率，在六方相和立方相中，Cu离子在S原子组成的刚性亚点阵中具有类液体的迁移行为，成为液态亚点阵。液态亚点阵对格波声子的横向传输具有很强的扰动，减少了热传导的横模数目，导致了定容比热、声子平均速率和声子平均自由程的减小，使Cu2S具有很低的热导率[13]。
Cu2-xSe是一种非常具有潜力的“声子液体-电子晶体”热电材料，它是一种p型半导体，具有较好的热电性能和复杂的晶体结构。Cu2-xSe的熔点是1 113℃，禁带宽度为1.1～1.4 e V，理论密度是6.749 g/cm3。Cu2-xSe存在两种不同的相结构，在400 K左右会发生结构相变，随温度升高，由低温α相变成高温β相[33]。α相的晶体结构很复杂，尚无确定的结构模型，而β相的Cu2Se是电子-离子混合型导体，Se原子形成刚性面心亚晶格结构，Cu离子则在亚晶格结构上随机分布并自由迁移，参与导电(如图2所示)。Cu2-xSe由于具有这种特殊的结构而显示出“声子液体-电子晶体”特征，被研究人员认为是一种很有潜力的热电材料[34]。2.2 Cu2-xSe的制备方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]水热法制备Cu2S及其热电性能研究[J]. 张沁沁,王伟,谢淑红,闫艳慈,彭坤岭. 功能材料. 2017(11)
[2]水热合成Cu2S纳米结构的形貌控制与场发射特性（英文）[J]. 宋长青,尹海宏,李守川. 微纳电子技术. 2013(12)
[3]“声子液体”热电材料研究进展[J]. 刘灰礼,何颖,史迅,郭向欣,陈立东. 科学通报. 2013(25)
[4]中空结构Cu2S微球的制备与表征[J]. 张霞,张平余. 现代化工. 2010(09)
[5]SiGe热电材料的发展与展望[J]. 姜洪义,王华文,任卫. 材料导报. 2007(07)
[6]SiGe体单晶的研究进展[J]. 苏宇欢. 半导体情报. 1999(06)
博士论文
[1]碲基和锑基化合物的能带结构和热电输运特性[D]. 陈怡.浙江大学 2012
本文编号：3000866
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3000866.html
