《温差电材料》PPT课件.ppt

热电（温差电）材料及其最新研究进展,徐桂英北京科技大学无机非金属材料系,主要内容,1.特点2.应用3.热电（温差电）材料发展简史4.存在的问题5.基本原理6.基本理论7.研究的方向8.研究方法9.本研究组的研究方向,热电效应:是由温差引起的电效应或由电流引起的可逆热效应。因此也称之为温差电效应。热电或温差电材料：具有热电效应的材料称之为热电或温差电材料。,一、概述,1.热电效应和热电材料,2.热电材料的特点：,发电,制冷,应用热电效应的形式为热电发电和热电制冷。不论是作为发电还是制冷都有其它电池和制冷器所不具备的优势。,3.温差电材料的应用领域,热电效应是电流引起的可逆热效应和温差引起的电效应的总称，包括：Seebeck效应：热效应 电流（能源）Peltier效应：电流 热效应（环境）Thomson效应：电流 热效应,二、热电发展简史：,1823年：Seebeck效应1834年：Peltier效应1855年：Thomson效应1911年：Altenkirch Z 1949年：Ioffe 引入半导体理论近年来：量子热电理论，电子晶体声子玻璃概念。,（1）赛贝克效应,赛贝克效应是德国科学家T.J.Seebeck在1823年发现的。如图1.1所示，当两种不同的导体a,b两端相接组成一闭合线路时，若两个接头A,B处具有不同的温度，则线路中便有电流，产生电流的电动势称为温差电动势，而这种效应则称为赛贝克效应。如将此闭合回路“开路”，则C,D间就有所谓的温差电动势。,图4.1,（1823）塞贝克效应：当在结点1和2之间施加温差T，将会产生电势差U。,此处是两种材料的赛贝克系数，它是每种材料的赛贝克系数之差，即,当温差T=|T1-T2|很小时，温差电动势V与T成正比。定义即单位温差所产生的温差电动势（温差电动势率）为赛贝克系数（也称为热功率）。,Seebeck系数：ab=U/T,（1834）Peltier效应的示意图(图1.2)：当在结点1和2之间施加电流J时，将会产生温差T。,(2)Peltier效应,图4.2,接头吸收或放出的热量称为珀尔帖热量，这种珀尔帖热量Q与两种导体材料a,b的性质和接头处的温度有关。若电流由导体a流向导体b，dH/dt代表单位时间在接头的单位面积上吸收的热量，J为电流密度，则,式中ab称为珀尔帖系数，ab为正值时，表示吸热，反之为放热。如两边乘以接头面积s,则单位时间接头处吸收的热量dQ/dt为,式中I为电流强度。珀尔帖效应是可逆的。如电流由导体b流向导体a,则在接头处放出相同的热量，由珀尔帖系数的定义有：,ab的单位为V。珀尔帖系数是温度的函数，所以在温度不同的接头处，吸收或放出的热量不同。,英国科学家W.Thomson于1855年从热力学上分析了上述两种效应的关系；并提出：当存在着温度梯度的均匀导体中有电流通过时，导体中除产生与导体电阻相当的焦耳热之外，还要吸收或放出热量，如图1.3所示；这一效应称为汤姆逊效应，这种热量称为汤姆逊热量。在单位时间、单位体积内吸收或放出的汤姆逊热量dH/dt与电流密度J及温度梯度dT/dx成正比的。如电流由低温(T)端流向高温(T+dT)端，则,（3）汤姆逊效应,图4.3,式中-简写为，称为导体a的汤姆逊系数，单位为V/K，其数值与材料的性质和温度有关。该效应也是可逆的；如电流是由高温端流向低温端，对于为正值的导体为放热，如值为负，则为吸热。因为汤姆逊热量非常小，所以这种效应还没有实际的应用。,Thomson导出的三个温差电系数间的关系：,这两个关系式称为开耳芬关系式。,（1911）Altenkirch 通过统计热力学，推导出衡量材料热电性能高低的温差电优值系数Z：Z 其中，-材料的Seebeck系数；-材料的电导率-材料的热导率Z值越大材料的热电性能越高。指明了开发高性能热电材料的努力方向。,(4)温差电优值系数Z,在很长一段时间里，这两方面的研究都集中在金属材料方面，所取得的应用主要是作测温的热电偶。曾想利用塞贝克效应进行发电，但试验证明，利用金属材料所得的热电转换效率很低，最高不超过0.6%。,图4.4,1949年，前苏联的Ioffe院士将半导体材料及其固体理论引入热电研究领域，用半导体材料代替过去的金属材料，使材料的温差电性能获得了突飞猛进的发展，使其在温差电制冷和发电领域真正获得了广泛的应用。当对半导体材料进行研究时发现，它的热电转换效率可达3.5%以上。,(5)半导体材料温差电理论,三、半导体材料基本原理,半导体已成为家喻户晓的名词，收音机是半导体的、电视机是半导体的、计算器及计算机也是半导体的。那么哪些是半导体材料？它有哪些特征？,1 半导体材料的特征半导体材料在自然界及人工合成的材料中是一个大的部类。顾名思义，半导体在其电的传导性方面，其电导率低于导体，而高于绝缘体。它具有如下的主要特征。（1）在室温下，它的电导率在10310-9S/cm之间,S为西门子，电导单位，S=1/r(W.cm)；一般金属为107104S/cm,而绝缘体则10-10，最低可达10-17。同时，同一种半导体材料，因其掺入的杂质量不同，可使其电导率在几个到十几个数量级的范围内变化，也可因光照和射线辐照明显地改变其电导率；而金属的导电性受杂质的影响，一般只在百分之几十的范围内变化，不受光照的影响。,（2）当其纯度较高时，其电导率的温度系数为正值，即随着温度升高，它的电导率增大；而金属导体则相反，其电导率的温度系数为负值。（3）有两种载流子参加导电。一种是为大家所熟悉的电子，另一种则是带正电的载流子，称为空穴。而且同一种半导体材料，既可以形成以电子为主的导电，也可以形成以空穴为主的导电。在金属中是仅靠电子导电，而在电解质中，则靠正离子和负离子同时导电。,2.半导体材料的类别,对半导体材料可从不同的角度进行分类例如：根据其性能可分为高温半导体、磁性半导体、热电半导体；根据其晶体结构可分为金刚石型、闪锌矿型、纤锌矿型、黄铜矿型半导体；根据其结晶程度可分为晶体半导体、非晶半导体、微晶半导体，但比较通用且覆盖面较全的则是按其化学组成的分类，依此可分为：元素半导体、化合物半导体和固溶半导体三大类，见表1。在化合物半导体中，有机化合物半导体虽然种类不少，但至今仍处于研究探索阶段，所以本书在叙述中只限于无机化合物半导体材料，简称化合物半导体材料。,3.基本原理,前面介绍的半导体材料的特征，只是根据它的主要性质来论述的，实际上这种论述并不是十分严格的。例如当一些半导体材料的掺杂浓度很高时，其电导率也可以高出某些金属材料。但作为第一步，使大家对半导体材料有一个初步的概念，这种介绍是必要的。只有认识了半导体的微观结构以及这种微观结构与物性的关系，才能从根本上了解半导体的性质与性能及其与金属、绝缘体的区别，也才能理解半导体材料应用的根据。为此要阐述半导体的能带结构、化学键、晶体结构等。这要求具备固体物理、固体化学、量子力学等近代科学理论，这就远远地超出了本课程的范围。,3.1 导电现象3.1.1 为什么半导体的导电性不如金属所有材料的导电率（s）可用下式表达：s=nem(3-1)其中：n为载流子浓度，单位为个/cm3;e 为电子的电荷，单位为C（库仑），e对所有材料都是一样，e=1.610-19C。m为载流子的迁移率，它是在单位电场强度下载流子的运动速度，单位为cm2/V.s；电导率s的单位为S/cm(S为西门子）。我们先看看室温下半导体和金属导电的差别原因：(3-1)式中的迁移率的差别：而半导体材料的迁移率一般都高于金属，例如金属铜的室温电子迁移率为30 cm2/V.s，而硅为1500(cm2/V.s)，锑化铟则为78000cm2/V.s。,载流子浓度：金属的电导率比半导体要高出几个数量级的原因从（3-1）式看，只能是载流子浓度的差别。在金属中，价电子全部解离参加导电，例如导电性能好的金属铜的载流子浓度为8.51022/cm3，而半导体材料的载流子浓度则在1061020/cm3范围内，与金属相差可达十几个数量级。于是，金属的电导率一般要高于半导体材料是显而易见的了。而绝缘体因其载流子浓度接近于零，所以不导电。既然金属中的价电子全部参加导电，因此无法再增加载流子，也无法束缚住载流子，所以金属的导电率难以在大范围内进行调节，掺入杂质和升温会在一定程度上能降低迁移率，使电导率降低一些。而半导体的载流子浓度可通过升温、掺入杂质、幅照予以大幅度地增加，使其电导率发生显著变化。为什么金属的价电子会全部解离，半导体的价电子只局部解离，而绝缘体又不解离？这些将在能带结构等章节中加以说明。,早在1879年霍尔(E.H.Hall）就发现：将一块矩形样品在一个方向通过电流，在与电流的垂直方向加上磁场(H)，那么在样品的第三个方向就可以出现电动势，称霍尔电动势，此效应称霍尔效应。,图3.1 霍尔效应原理,3.1.1 存在两种载流子的证明,从这个电位差的正反，就可以知道载流子是带正电或负电。其原理是洛仑茨力作用的结果，也就是当电流通过磁场时，不管载流子是正还是负，只要电流方向一定，那么它的作用力的方向也就相同，这就使得载流子的分配偏在同一方向，如图2.1所示。,显然，载流子的电荷不同，它的霍尔电动势也不相同。可见，霍尔电动势的方向取决于载流子带的电荷是正还是负。用此法测量金属时，证明绝大多数的金属都是靠带负电荷的载流子-电子进行导电的。,图3.1 霍尔效应原理,图3.1 霍尔效应原理,测量半导体时发现，一种材料既可以靠带负电荷的电子进行导电，又可以靠带正电荷的载流子进行导电。这种带正电荷的载流子称为空穴。那么空穴的本性是什么？为什么半导体能产生空穴？这可以通过下面的能带结构和化学键加以说明。既然半导体中可以存在两种载流子，那么式（3-1)可以写成s=neme+pemp(3-2)其中n为电子浓度；p为空 穴浓度；me,mp分别为电子与空穴的迁 移率。如果np，则，s=neme，反之，若pn,s=pemp。,3.2 能带结构,我们首先看看单个原子的情况。大家都知道原子是由原子核及其周围的电子构成的，外围的电子数等于原子核内的质子数。这些电子都有自己的能量，根据现代量子力学的理论，这些能量是量子化的，即有一定的数值，而且是不连续的，这些彼此不连续而有一定数值的能量称为能级。一个电子的能量只能从一个能级跳到另一个能级，不可能连续地变化，伴随这种跳跃会吸收或放出一定的能量。根据鲍林(L.Pauling）的不相容理论，不可能有两个电子的量子数完全相同。这样，在原子的一个能级上，只能有两个电子，它们的量子数区别在于其自旋（spin)的正与反。,当许多原子彼此靠近而形成晶体时，各原子的电子间发生相互作用，各原子间原来在分散状态的能级扩展成为能带，这能带是由彼此能量相差比较小的能级所组成的准连续组。因为只有这样才能保持电子能量的量子化并符合鲍林的不相容原理。图3.2 示出了元素铜的能带形成过程，当原子相靠近时能级扩展为能带的情形以及在形成晶体时，在晶体内的原子间距（即晶格常数）上，能带发生的搭接的现象。,许多原子形成晶体的情况：,Cu,图3.3 碳原子彼此接近形成金刚石的能带示意图 1一价带；2一禁带；3一导带；ao金刚石晶格常数；xo一能带搭接时的原子距离,图3.3 示出了碳原子形成金刚石晶体时能带的形成，以及能带间禁带的形成。,按照能带搭接或分立的情况，我们可以把金属、半导体、绝缘体的能带结构的区别用图3.4加以简单表示。,原子间距离（）,能量（eV）,根据能带结构图3.4，可以把固体材料分成两大类：一类是价带与导带相互搭接，这是导体；另一类则在价带与导带之间存在着禁带，这包括半导体与绝缘体。,在导体中：一类材料是由于电子在价带中并未填满，电子可以在带内的各个能级上自由流动，这需要的能量非常之小；另一类材料虽然在价带中被填满，但由于能带之间的相互搭接，所以价电子很容易从价带进入到导带成为自由电子而导电。,而半导体材料则因其价带已填满，在价带和导带间存在有禁带，价电子必须要具有足够的能量跃过禁带才能进入导带而导电，在常温或更高一些温度下，由于能量的不均匀分布，总有一部分价电子能进入导带，使其具有一定的电导率。对绝缘体而言，其禁带宽度大，以致在常温或较高温度下均不能使其价电子进入导带所以不能导电。,能带理论是从固体的整体出发，主要考虑到晶体结构的长程序的周期性。用这个理论容易说明导体、半导体、绝缘体之间的区别以及半导体材料的一些本性。化学键理论主要从物质的化学组成、晶体结构等短程序排列来说明半导体材料的物性与化学组成、杂质行为等问题。固体的化学键主要有离子键、共价键、金属键、分子键等。它们的特征列入表3.1 中。,3.3 化学键,表3.1 化学键的构造及其物理性质,图3.5 不同化学键的电子分布,各种键的本质区别在于价电子对各个原子间的不同分配关系，图3.5示出了前四种化学键的价电子分配关系。在离子键中，如NaCl，Na原子将其价电子完全给了Cl而形成Na+离子与Cl-离子。这种物质在常温下为绝缘体，但在熔融状态则靠离子导电。以金刚石为代表的是外围价电子共用的共价键。以Ar为代表的范德华键是靠瞬时电偶极矩的感应和引力形成的键。以金属Mg的外围电子形成自由电子为正离子Mg2+所共享，并被正离子产生的库仑力所吸引。,将硅作为半导体的代表，其共价键的示意图见图2.6。从图3.6 中可看出每个硅原子共有4个共价键，有8个电子。按照鲍林的不相容理论，每个能级上只有一对电子。这可用杂化轨道来解释，即在组成晶体时，原子的势场受到周围原子的影响而产生微扰，从而杂化组成新的轨道。从图中可以看到，在这种共价键的结构中没有自由电子，这反映在绝对零度的温度条件下，半导体是呈绝缘体的情形。,图3.6 硅的共价键,图3.7 硅的本征激发示意图,随着温度的升高，电子的能量也随之增高，但能量在电子之间并非是均匀分布的，其中能量高的电子就可能挣脱共价键的束缚而成为自由电子，如图3.7所示。这反映在能带结构上，就是电子从价带进入到导带的空闲着的能级上。,从图3.7可以看出，这种热激发的电子脱离价键后，使某个硅原子中少了一个价电子，从电平衡的角度相当于带一个正电荷粒子，这种电子的缺位称为空穴，而空穴也可以发生流动，即邻近原子的价电子跑过来填补这个缺位，而本身又产生一个空穴，在电场下如此连续传递就形成了电流。这样，空穴就可看成是带正电荷的载流子，这就是空穴的形成与空穴导电的原理。当半导体主要是靠热激发产生载流子时，导电称为本征导电（intrinsic conductivity），这种半导体称为本征半导体（intrinsic semiconductor)。其特点是自由电子数等于空穴数。从图3.7中可以看出电子与空穴产生的一一对应关系。,图3.7 硅的本征激发示意图,利用这个机可理，可以方便地解释什么是空穴：,如果在硅中掺入磷(P)，P外围有5个价电子，当它占据Si原子的位置时，在电子轨道上只能容纳4个电子，另一个电子就成为自由载流子，如图3.8（a）所示。但这时并未产生空穴，P原子由于失掉一个电子，就呈带正电的离子，这种离子在固体中只能振动，而不可能移动，所以不能参加导电。,图3.8 硅中杂质的作用（a）磷的施主作用；（b）Al的受主作用；,我们再看看杂质参加导电的情况：,每个P原子可贡献一 个电子，如果P在硅中具有一定的浓度，当它所贡献的自由电子的数目明显地超过由上述的本征激发所产生载流子的数目时，这种半导体就呈电子型导电，被称为n型（negative-负的）半导体。这时 P及其相类似杂质就被称为施主（donor-给予者）杂质，简称施主。,相反，如果杂质是铝（Al）而不是P，Al只有3个价电子，当它占据Si的位置与其他Si原子形成共价键时，则少了一个电子子，见图3.8（b）。别的Si原子的价电子可以来补充，这就形成带正电的空穴载流子。同样，当Al 的浓度足够高时，半导体的导电是以空穴为主，称为p型（positive-正的）半导体。类似Al这种杂质被称为受主（acceptor-接受者）杂质，或受主。,图3.8 硅中杂质的作用（a）磷的施主作用；（b）Al的受主作用；,我们首先要弄清它的热电效应是怎样产生的。如图3.11所示，如果取一个半导体，将一端加热，另一端冷却，那么热端的载流子数量增多，动能增大，就向冷端扩散，冷端自然也向热端扩散，最后达到平衡。其结果是载流子离开热端的数量大于由冷端进入热端的数量。如果这是一根n型半导体棒，那么热端由于缺少电子而带正电，冷端则带负电；同理，如果是p 型半导体，它的热端带负电；冷端带正电。,T2 T1,（a）,图3.11 半导体材料的塞贝克效应(a)热电电势；(b)n型和p型半导体受热后的载流子分布(T2T1),3.4 半导体材料温差电基本原理,（1）Seebeck效应,在实际中利用这个现象可测量半导体的导电类型。如果我们将热端放到pn结处，如图3.11(a)，则p 型冷端的正电位和n型冷端的负电位相加而形成热电动势。而金属的热电效应则只利用不同金属的逸出功（见3.3 节）不同及电子密度不同而形成。,T2 T1,（a）,图3.11 半导体材料的塞贝克效应(a)热电电势；(b)n型和p型半导体受热后的载流子分布(T2T1),我们再看看半导体的帕尔帖效应。图3.12所示为其原理。从图（a）可以看出，当电流从n区进入p区时，在pn结（1）处的载流子不断地流走，因此需要相应地产生新的载流子，为此需要消耗能量，如图（b）所示，这就使温度降低。当载流子流向pn结（2）处时，两种载流子是相迎地运动着，它就产生电子与空穴的复合，从而放出能量，如图（b）所示，使温度升高。这些效应是半导体致冷与半导体的热电转换应用的基础。,图3.12 半导体材料的波尔帖效应示意图(a)pn结处的载 流子的活动；(b)载流子的能量变化,（2）珀尔帖效应,I.热电致冷电路实际热电应用电路中所采用的热电材料基本上半导体，因为半导体内部特有的结构决定了它能够产生比其它类型的材料更加显著的热电效应。在热电致冷电路中，热电元件部分由P型半导体、N型半导体以及金属导流片构成，如图1.4所示。,(3)热电效应应用电路,图1.4,在外加电场的作用下，P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子向上端金属导流流片移动，从而产生电子和空穴的复合。复合之前载流子各自具有的动能和势能在复合之后就转化为金属的晶格振动热，产生放热现象。而同时又有新的空穴和电子分别从下端的金属导流片迁出，因为进入半导体后载流子具有更高的势能，所以从金属中迁移出的载流子需要额外吸收能量,也就是吸收下端金属片的晶格振动能，从而产生吸热现象。这种致冷效果是珀尔帖效应的合理应用。为了达到尽量大的致冷程度，实际热电制冷电路由上述电路扩展而成，即由几十对半导体电偶臂加金属导流片串连而成。然后将多个吸热端和多个放热端分别用导热性好的陶瓷基片平贴固定起来。,II.温差发电电路,热电器件的全面性能可以用热力学（卡诺）效率和优值的乘积来表征8。对于热电发电器，最佳效率可表示为：,对于热电致冷器，最大制冷效率m为：,在上两式中，Th为热端绝对温度；Tc为冷端绝对温度；=(Th+Tc)/2；Z为热电优值，,式中，为赛贝克系数。对P型半导体，为正值；对N型半导体，为负值。是热导率。脚码指的是构成温差电偶的两种半导体材料。单种材料的热电优值为：,(4)热电器件材料性能表征及优化原理,四、指导热电材料研究的基本理论,温差优值系数Seebeck系数电导率热导率各参数随载流子浓度变化规律量子温差电半导体理论电子晶体声子玻璃概念温差电材料的梯度设计,1、无量纲温差电优值系数：,Z=2/:Seebeck系数:电导率:热导率,（1）温差电优值系数：,（2）无量纲量优值:ZT 其中：T是绝对温度ZT值越大，材料的热电性能越高，器件的转换效率越高。,近几十年来研究的常规半导体热电材料在 3001300K范围内ZT值都小于或接近1 如果能把优值提高到3以上,则由这种材料制成的热电装置可达到接近于理想卡诺机的效率,要求好的热电材料：,半导体那样的高Seebeck系数，金属那样的高电导，玻璃那样的低热导，,（3）为获得高无量纲量优值:ZT,2.Seebeck系数两个测量点之间有一单位温差存在时产生的电动势。高Seebeck系数是热电材料性能优良的首要条件。图6.1给出不同材料的Seebeck系数随温度的变化规律。,图6.1,金属则一般有负的温度系数。本征半导体的电导率具有大而变动的正温度系数。有些掺杂半导体在较低温度具有大而变动的正温度系数，但在高温成为本征半导体，在中间温度范围内它们才接近所要求的恒定性。图6.2给出不同材料的电导率随温度的变化规律。,3.电导率,图6.2,大多数半导体所显示的热导率在110W/mK的范围内，而金属的热导率约高一个数量级。图6.3给出不同材料的电导率随温度的变化规律。,4.热导率,图6.3,绝缘体,半导体,金属,Ln(n),Ln(n),5.各参数随载流子浓度变化示意图,nopt：1025-1026m-3，重掺杂半导体。：200 250 VK-1 s=nem,图6.4,6.量子温差电半导体理论,(a)(b),图6.5 不同维量子结构对电子状态密度（a）和对热电材料ZT值（b）的作用,7.电子晶体声子玻璃概念,是指研究或设计一种热电材料使之同时具有晶体材料所具有的电导率同时又具有玻璃一样的热导率。其目的是提高电导率，降低热导率。其直接结果是研究具有晶格空位的层状结构和各类大空位晶体结构的材料体系,8.温差电材料的梯度设计,热电材料Z值的变化特性如下：不同的材料种类、分子组成、或相同分子组成但晶体结构或显微结构不同的材料具有不同的Z值；相同分子组成的半导体材料的Z值随杂质的种类和数量的不同而发生变化；目前已发现的热电半导体材料的Z值皆随温度呈指数曲线规律变化。也就是说其Z值都只在一很窄的温度区间有较大值，在某一温度有极大值。因此研究开发在较宽的温度范围内具有高热电转换效率的功能梯度热电材料成为当今热电材料与器件研究的不可或缺的主要方向。,图6.6,图6.7 不同载流子浓度PbTe的优质系数Z随温度的变化规律,9.温差电半导体材料的研究方向,电子晶体声子玻璃概念-具有晶格空位的层状结构和各类大空位晶体结构的材料体系，如层状结构氧化物热电材料，具有大空位的方钴矿结构，和各类笼状结构热电材料。具有量子结构如量子点、量子线和超晶格结构的材料。梯度结构材料，如成分梯度PbTe、二元Bi2Te3-PbTe系列组成梯度热电材料。纳米复合热电材料如纳米复合PbAgSbTe系列热电材料。环保、低成本、高性能热电材料，如Mg2Si，Fe-Si、Mn-Fe-Si等。各种可能的新材料、如各类硫化物，和新工艺，如SPS快速烧结等的开发。,五、研究方法-热电材料的制备技术,六、研究方法分析测试技术,物理性能测试，包括：热电性能测试电导率，Seebeck系数测定；霍尔系数（载流子浓度）测试，等。采用XRD分析技术进行物相组成分析，晶粒度大小测定等。采用扫描电子显微镜进行显微结构，和微区成分分析。,七、典型传统热电材料体系。,低温Bi2Te3 系列（Bi-Sb-Te-Se系列)；中温碲化物系列（PbTe,TAGS系列)；高温SiGe系列热电材料。,1.低温Bi2Te3 系列(（Bi1-xSbx)2(Te1-ySey)3系列)；,（1）温差发电,汽车发动机和排气管道余热废热利用：,（2）热电致冷,热电发电之RTG,2 中温碲化物系列:PbTe和 TAGS(AgSbTe2)1-xGeTex)系列；3 高温SiGe系列热电材料。,八、典型新型热电材料体系,中温方钴矿系列（RexFeyNizCo1-x-y-zSb3系列)；中温AgSbTe2系列中温ZnSb系列中温Mg2Si系列高温FeSi2系列高温MnSi2系列高温SiC系列高温Zintle系列纳米超晶格结构（薄膜）、量子线、量子点结构材料纳米复合结构,九、研究前沿,高性能传统热电材料研究；具有低维结构（如量子点、线、阱）的热电材料。纳米复合热电材料的研究。具有声子玻璃电子晶体特性的热电材料研究，其中包括：笼状结构热电材料；具有大空位晶体结构热电材料，如方钴矿系列；Zintl系列热电材料。纳米多孔系列热电材料。其它新型热电材料。热电材料的新理论高性能温差电器件的研究和开发。,十、本组的研究方向,Bi2Te3 系列（Bi-Sb-Te-Se系列)。PbTe,TAGS系列。CoSb3系列。Si x Ge1-x系列。Zintle(R14TSb11,其中：R-稀土元素，T-过渡金属元素）。纳米多孔热电材料，主要包括：纳米多孔硅和纳米多孔硅锗。热电材料物理理论。高效温差发电器。,