p-型层状氧化锌的热电性质研究
2021-09-16李思桦李永华王晓璐
原子与分子物理学报 2021年4期
李思桦, 李永华, 吕 兵, 王晓璐
(1. 贵州师范大学 物理与电子科学学院, 贵阳 550000; 2. 贵州师范大学 基建管理处, 贵阳 550000)
1 引 言
自从石墨烯被英国曼彻斯特大学物理学家用微机械剥离法从石墨中分离出来以后,打破了大多数物理学家认为的热力学涨落不允许二维晶体存在于有限温度的看法[1-6]. 由于石墨烯在光学、电学、力学等方面表现出的优异特性,引起了大家对于二维材料的广泛关注. 一方面,氧化锌(ZnO)是一种具有宽带隙(3.37 eV)[7]的半导体,其有优异的电荷载流子输运性能、在高温下的强稳定性、制作原材料价格低廉和制作方法简便受到了大家的日益青睐. 已有研究表明,当纤锌矿结构氧化锌的体积减少到几个原子层时,氧化锌可以转化为和石墨烯一样平面且呈蜂窝状结构,氧化锌之间的化学键由sp3杂化转为sp2杂化[8].
另一方面,环境污染和能源枯竭随着工业化的发展变得日益严重,而电能作为人类生活所必须的能源,使得热电材料作为一种清洁能源走入了人们的视野[9, 10]. 热电材料的理论基础是塞贝克效应和珀尔帖效应,说明了热能和电能可以直接转换. 对于材料的热电性质的热电性能可以用无量纲的热电优值ZT值来衡量,其中
公式中的S为塞贝克系数,σ为电导率,T为温度,κι为晶格热导率和κe为电子热导率. 从公式中可以看出当S2σ越大,而κι+κe越小时,则一个材料的热电性能越优越,人们通常将S2σ称为功率因子[9]. 因此,在寻找高效的热电材料时,通常是……
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