Ag属硫族化合物薄膜热电材料的MBE制备及输运性质研究开题报告

随着全球工业化的快速发展和人民生活水平的不断提高，不可再生的化石燃料资源的消耗大幅增加，因而保证能源供给和能源安全是各国政府要解决的重要问题；因而，新能源的开发和利用成为能源问题的主要解决途径。在众多新能源材料中，热电材料是一种可以实现热能和电能直接可逆转换的新能源材料。在过去的几十年，热电材料已经获得了广泛研究，其主要内容包括材料热电性能及其优化机制研究、开发高性能新型热电材料以及研发高效温差发电器件和高效制冷器件，并在室温附近的制冷和精确温控领域获得了较为成熟的商业应用。热电材料的能量转换效率由其无量纲热电优值决定，其由下式表示：zt = α2σt/ke kl kb（1）

其中，α为seebeck系数、σ为电导率、kl为晶格热导率、ke为电子热导率、kb为双极热导率和t为绝对温度。zt值越大，能量转换效率越高；因而，热电研究领域的主要目标是开发具有高zt值的热电材料。热电性能优异的材料必须同时具备高的电导率、seebeck系数以及低的热导率k。然而，热电输运参数之间存在强耦合关联,表现为：i.）电子与声子之间的耦合，在电导率的升高的同时，电子热导率也会上升，即（l为洛伦兹常数），影响了zt值的提升；ii.）seebeck系数和电导率之前的耦合，即seebeck系数和电导率均依赖于材料的载流子浓度但呈现相反的变化趋势，提高电导率会引起seebeck系数的下降，影响功率因子。

所以，大幅提高材料的热电性能需要实现各热电输运参数的解耦和独立优化。调控手段包括，通过能带工程改变能带结构，调控载流子的运动以提高功率因子；通过结构低维化和纳米化，有效的散射低频载热声子，减小声子的平均自由程，降低材料的热导率。

2. 研究的基本内容与方案

研究设计的基本内容：

目前，ag₂se薄膜热电材料研究存在组成和微结构精确控制难以及载流子浓度偏高等问题。针对上述研究难点，本课题拟采用mbe技术制备组成控制准确以及元素分布均匀的ag₂se薄膜热电材料，研究组成调控载流子浓度和热电输运性能的规律和机制，并通过组成有效调控，获得高性能的ag₂se薄膜热电材料。

3. 研究计划与安排

l第1－5周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备的操作。确定技术方案，并完成开题报告；

l第6－8周：ag属硫族化合物薄膜热电材料的mbe生长工艺探索；

l第9－14周：ag属硫族化合物薄膜热电材料的制备、物相分析、形貌分析、电子结构表征和输运性能表征；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]yang d, su x, meng f, et al. facile roomtemperature solventless synthesis of high thermoelectric performance ag2se viaa dissociative adsorption reaction [j]. journal of materials chemistry a, 2017,5(44): 23243-51.

[2]li d, qin x y, zou t h, et al. high thermoelectric properties forsn-doped agsbse 2 [j]. journal of alloys and compounds, 2015, 635(87-91.