第 1章 锡硫族层状宽带隙热电材料的研究背景 1
1.1 引言 1
1.2 热电材料的研究基础 1
1.2.1 热电效应及其理论 3
1.2.2 热电材料的优化方法 6
1.2.3 热电领域的前沿进展 15
1.3 层状热电材料的研究历程 16
1.3.1 研究和开发层状热电材料的必要性 16
1.3.2 人工超晶格的研究 18
1.3.3 层状材料的输运机制 20
1.4 锡硫族层状宽带隙热电材料 21
1.4.1 SnSe基热电材料 21
1.4.2 SnS基热电材料 26
1.5 本章小结 29
1.6 参考文献 31
第 2章 锡硫族层状宽带隙SnQ材料的晶体结构和本征热电性能 37
2.1 引言 37
2.2 SnQ材料的基本性质 38
2.2.1 SnSe材料的物理和化学性质 38
2.2.2 SnS材料的物理和化学性质 41
2.3 SnQ材料的晶体结构及其特征 43
2.4 SnQ材料的本征热电性能 47
2.5 SnQ材料的非谐振效应和低热导特性 52
2.5.1 非谐振效应及其与热导率的关系 53
2.5.2 SnQ材料的本征低热导特性 62
2.5.3 SnQ材料热导率的外部影响因素 74
2.6 本章小结 87
2.7 参考文献 88
第3章 锡硫族层状宽带隙SnQ材料的制备方法 93
3.1 引言 93
3.2 SnQ多晶的制备方法 93
3.2.1 材料的合成 94
3.2.2 粉体材料的致密化处理 105
3.3 SnQ晶体的生长方法 111
3.3.1 Bridgman法 112
3.3.2 温度梯度法 114
3.3.3 垂直气相法 118
3.3.4 水平熔体法 120
3.3.5 水平液封法 121
3.3.6 薄膜SnSe的生长方法 123
3.4 本章小结 125
3.5 参考文献 126
第4章 P型锡硫族层状宽带隙SnQ晶体热电性能的优化 132
4.1 引言 132
4.2 P型SnSe 晶体热电性能的优化 132
4.2.1 空穴掺杂促进多价带参与电输运 132
4.2.2 固溶及缺陷优化策略协同调控热电性能 138
4.2.3 动量空间和能量空间的能带对齐效应协同优化热电性能 152
4.3 P型SnS 晶体热电性能的优化 161
4.3.1 空穴掺杂促进多价带参与电输运 161
4.3.2 多价带交互策略协同优化热电性能 169
4.4 本章小结 178
4.5 参考文献 179
第5章 N型锡硫族层状宽带隙SnQ晶体热电性能的优化 183
5.1 引言 183
5.2 Br掺杂的N型SnSe晶体的热电性能研究 183
5.2.1 Br掺杂的SnSe晶体最优热电性能方向 184
5.2.2 Br掺杂的SnSe晶体热电性能分析 188
5.2.3 三维电输运性能分析 192
5.2.4 SnSe晶体持续性相变过程 198
5.2.5 SnSe晶体中能带的简并和退简并过程 204
5.3 Pb固溶的N型SnSe晶体的热电性能研究 211
5.3.1 Pb固溶的SnSe晶体的持续性相变过程 212
5.3.2 Pb固溶的N型SnSe晶体的电输运性能 218
5.3.3 Pb固溶的N型SnSe晶体的能带简并过程 219
5.3.4 Pb固溶的N型SnSe晶体的热输运性能及ZT值 221
5.4 S固溶的N型SnSe的热电性能研究 222
5.4.1 S固溶的SnSe的高温相变 223
5.4.2 S固溶的N型SnSe的电输运性能分析 224
5.4.3 S固溶的N型SnSe的热输运性能分析及ZT值 225
5.5 Bi掺杂的SnSe晶体的热电性能研究 227
5.5.1 Bi掺杂的SnSe晶体的热电性能 227
5.5.2 Bi掺杂的SnSe晶体微观点缺陷的STM表征 232
5.6 N型SnS晶体的研究探索 234
5.6.1 本征S空位SnS1-x晶体 235
5.6.2 Br掺杂的SnS晶体 236
5.6.3 其他N型掺杂的SnS晶体 242
5.7 本章小结 246
5.8 参考文献 248
第6章 锡硫族层状宽带隙SnQ多晶热电性能的优化 253
6.1 引言 253
6.2 熔融法与机械合金化法 253
6.2.1 SnSe和SnS的二元以及三元相图 253
6.2.2 形成能和转换能级 260
6.2.3 本征Sn空位掺杂 264
6.2.4 非本征P型掺杂 266
6.2.5 N型掺杂 271
6.2.6 固溶与析出第二相 283
6.2.7 织构取向 299
6.2.8 机械合金化法 305
6.3 纳米合成法 310
6.3.1 溶液反应条件对SnSe性能的影响 310
6.3.2 非稳态掺杂固溶 323
6.3.3 N型掺杂 329
6.3.4 表面处理 332
6.3.5 纳米SnS的探索与发展 337
6.4 本章小结 339
6.5 参考文献 340
第7章 结语及展望 353
7.1 本书总结 353
7.2 研究展望 354
7.3 参考文献 355
