为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划金属氧化物热电材料钴基氧化物高温热电材料的研发热电材料由于在能量再利用以及环境保护方面的特殊功能，已经成为当前材料研究领域的热点。目前技术上较为成熟的热电材料多为金属半导体合金，它们具有较高的热电转换效率，但在高温下不稳定，易氧化，并大多含有对人体有害的重金属。相比之下，氧化物热电材料具有优良的结构稳定性和化学稳定性，能在高温下抗氧化、使用寿命长、安全无毒、制备简单，被认为是一种在高温条件下具有应用前景的新型热电转换材料。其中，钴基氧化物引起了广泛注意。一、-基热电材料此类氧化物材料的典型代表是，是由层和三角格子结构的层沿轴方向交替排列叠加成层状结构。不同的层段不仅具有不同的晶体对称性，而且具有不同的化学特性和电子结构，这使得该材料具有多功能性，并具有较高的温差电动势系数。研究发现，随着温度的升高，该材料的温差电动势系数增大，功率因子随着温度的升高而升高，在时具有相当高的热电效率；在时仍有较高的热电效率，表明这种化合物是高温区的理想热电材料。二、-基热电材料这类材料典型代表是。研究表明，室温时该材料具有与相当的热电性能，而且在温度高于的空气或氧气中仍能保持性能稳定，因此是一种极具发展潜力的中高温区新型热电材料。日本开发出了热电转换效率在范围内的热电氧化物纤维状单结晶，在温度高于时其热电效率相当高，是目前世界上此类热电材料中性能最好的。三、-基热电材料研究发现，的功率因子随温度升高而增大，时其功率因子达到.，且其温差电动势系数随着温度的升高而增大。上述钴基氧化物已被用于温差发电。温差发电是通过温差电堆的形式来实现的，可被用于太阳能发电、地热发电、废气发电等领域。高温氧化物热电材料在热发电上的应用主要集中在目前金属合金不能适用的高温热源上。例如，用和制备出一种热电发电元件，当单个元件在温差为时，输出功率可达，且可在环境下连续工作多天。利用.材料和.材料在网格中组装成发电模块，在空气条件下，当高端温度为时，该模块的输出电压值高达.；当两端温差为时，其发电功率高达.，在野外发电等方面显示出重要的应用价值。Si纳米热电材料电子封装1201班报告人：丰瑞学号：UXX11051选择Si纳米热电材料作为学习的原因当前世界的能源越来越紧缺，但是能源的需求却未曾下降，针对这种能源的状况，使用不可持续的化石能源作为发电的主要原料已经不再适合当今的社会现状，只有开展可持续的发电方式才能缓解甚至解决当前的能源危机。能做到将地球的可持续能源进行转换的装置有很多，但在我看来，将热能转换为电能，不仅是对能源危机的一种解决方案，同时也能解决全球变暖的问题。地球上的热量很多，同时太阳一直对地球的辐射也使得地球一直都保持在一定的温度，使用地热或者空气热是一种可持续的发展方式，所以我将目光集聚到热电材料上来。热电材料的种类很多，但是许多的热电材料的转换效率不高，同时来源非常稀少，所以寻找一种普遍、高效率的热电材料是必须的。对此我查阅相关的资料，找到了一些关于Si的热电材料，但是由于纯Si的转换效率也不高，所以通过其他物质的掺杂和Si的纳米化以提高转换效率。我比较感兴趣于Si纳米材料的性能的改善原理和效果，所以选择了这个研究方向的了解和学习。热电材料不仅是一种拯救人类未来能源的材料，同时也是一种环保、绿色、高效的材料，对Si热电材料的学习不仅使我了解热电材料的相关机理，也让我逐渐学习到了Si热电材料的相关的热电知识以及其研究方向和发展前景。所以谨此写下了这篇热电材料学习的论文。目录研究热电材料的原因-(4)热电材料的概述和原理-(4)热电材料的分类-(5)当前较热门的研究热点材料的方向-(5)新型热电材料-(6)Si纳米热电材料介绍-(8)Si纳米热电材料的优势-(9)Si纳米热电材料瓶颈-(9)当前Si热电材料研究进展-(9)如何改进Si纳米热电材料性能-(10)研究热电材料的前景-(11)当前热点材料的应用-(11)研究热电材料的原因：热电材料能够直接将电能和热能进行互相转化。由它制成的温差发电器不需要使用任何传动部件,工作时无噪音、无排弃物，和太阳能、风能、水能等二次能源的应用一样,对环境没有污染,是一种性能优越、具有广泛应用前景的环境友好型材料。热电材料发电原理：热电材料是利用固体内部载流子和声子的输运，及其相互作用来实现热能和电能之间相互转换的半导体功能材料。当热电偶两端存在温差时，同一种载流子由于具有不同能量和存在散射等原因，造成载流子的迁移率不同而在材料两端形成电压，通过导线和外电路相连，产生电流,此种现象被称为塞贝克(Seebeck)效应。Seebeck电压V与热冷两端的温度差T成正比,即:V=ST=S(T2?1)其中S是塞贝克系数,由材料本身的电子能带结构决定。热电优值公式Z?2/k式中:S材料的塞贝克系数电导率k热导率由于每种热电材料都有各自最佳的工作温度范围,因此人们常用Z与温度T之积ZT这一无量纲值来描述材料的热电性能。如果存在一种热电材料，室温是25，热面的温度是100摄氏度，冷面和室温相同，当ZT=1的时候，热电效率大约是。但是当ZT=3时，热点效率大约是33%，完全可以取代当前的非可持续发电方式进行发电。热电材料的分类：热电材料可以根据很多的物理性质或者化学活性进行分类。其中热电材料根据其工作温度主要可以分为三种:(1)低温型热电材料:一般在300以下使用;(2)中温型热电材料:一般在500700使用;(3)高温型热电材料:使用温度高达1000以上当前热门研究的热电材料：(1)Bi-Te系列Bi2?3基热电材料是室温下性能最好的热电材料,它化学稳定性较好,是目前ZT值最高的半导体热电体材料(ZT值可达到1左右)。(2)Pb-Te系列PbTe的化学键属于金属键类型,具有NaCl型晶体结构,属面心立方点阵,其熔点较高(1095K),禁带宽度较大。通常被用作300900K范围内的温差发电材料。(3)Si-Ge系列SiGe合金是目前较为成熟的一种高温热电材料,适用于700K以上的高温。材料单质Si和单质Ge的功率因子?2都比较大,但是其热导率也比较高,因此都不是好的热电材料。当Si、Ge形成合金后热导率会有很大的下降,而且这种热电材料作为环境友好的能源转化材料，已显示出了引人瞩目的应用前景，但是热电器件走向实际应用的最大问题在于它的转换效率。从热力学的基本定理来说,热电优值没有上限。即使是应用固体理论模型和较为实际的数据计算得到的优值上限为ZT=4，仍远远大于目前己获得的最大ZT值。通过寻求新类型或新结构的热电材料，优化制备工艺等，将有可能使材料优值得到明显提高。从目前的研究现状来看，未来热电材料的研究方向趋于以下几个方面:2.纳米复合热电材料的研究1.低维热电材料的研究降低材料维度，使用二维量子阱，一维量子线超晶格可以有效提高费米能级附近的态密度，增加载流子有效质量，提高Seebeek系数，同时材料中大量晶界对声子的散射使热导率大幅降低，两方面的共同作用使材料ZT值大幅提高。即在三维块体材料中引入或原位生成纳米结构，或者将低维材料体系聚合成微纳复合材料，纳米结构的引入一方面可以大幅降低热导率，另一方面，可以通过量子限制效应大幅提高费米能级附近的电子态密度，提高Seebeck系数。电子跃迁示意图导电聚合物的热电优值(ZT)优化只是处于起步阶段，还需要关于形态，化学和电子结构对三个主要的热电参数的影响进行了系统的了解。因为热电特性都彼此相关，以及导电聚合物众所周知的形态复杂性及其物理性质的各向异性，这一问题变得困难起来。就在过去几十年的导体和半导体聚合物研究的基础上，为聚合物基有机热电材料的发展奠定了坚实的基础。这一新兴研究领域的一个主要挑战是理解在导电聚合物各种塞贝克效应的来源以获得高的能量因子。此外，材料的热电性能表征也应得到发展。今天，从废物和太阳热能中大面积地进行热电能量收集看起来不起眼，但正在投入一些重要的努力，使起成为可能变得不再那么遥远。随着能源与环境问题的日益突出，矿物能源来源枯竭和污染环境的挑战，太阳能的热利用越来越受到人们的重视。太阳能作为一种绿色可再生能源，具有储量大、利用经济、清洁环保等优点，温差发电技术是利用塞贝克效应效应，直接将热能转化为电能的发电技术，具有无运动部件，体积小，质量轻，可靠性高等特点，是绿色环保的发电方式。将温差发电技术和太阳能集热技术结合起来，能够直接将太阳热能转化为电能，大大简化了发电系统的结构，具有广阔的应用前景。随着我国国民经济的迅速发展，能源的日益紧张以及环境污染的日趋严重。热电材料作为一种环保型能力转换材料备受人们的关注、重视，热电材料巨大的军用、民用市场需求和现代科学技术的飞速发展，必将带动相关产业的发展，形成一个具有广阔发展空间的绿色节能和环保高技术产业，产生巨大的社会和经济效益。最初，热电材料主要在太空探索等一些特殊领域被应用。20世纪6070年代，美国、俄罗斯等国家就研究和开发了铅-碲系中温热电偶臂以及硅-锗系高温热电偶臂，并将其用作太空飞行器，微波无人中继站和地震仪等的特殊电源。1962年，美国首次将热电发电机应用于卫星上，开创了研制长效远距离，无人维护的热电发电站的新纪元。此后，美国相继在其阿波罗月舱，先锋者、海盗、旅行者、伽利略和尤利西斯号宇宙飞船上使用以各种放射性同位素为热源的温差发电装置，取得了很好的效果。随着能源供应的日益紧张，利用低品位能源和废热进行发电对解决环境和能源问题的重要性日益显现。美国能源部，日本宇宙航天局等发达国家的相关部门都将热电技术列入中长期能源开发计划。早在20世纪80年代初，美国就完成了5001000W军用温差发电机的研制。而后，日本开发出利用太阳能发电的光电-热电复合发电系统。而且建立了利用垃圾焚热余热发电的500W级示范系统。近年来，美国、德国、日本已开发了利用汽车尾气发电的小型温差发电机，我国科技部也将热电转换研究列入国家重点基础研究发