第四章结构和性能的关系-3.ppt

* * * * * * * * * * * * 这意味着中等掺杂的半导体将具有较高的品质因子。 电阻率 (电导率) 随载流子浓度的增大而减小 (增大)，这是很难改变的。 注意到热导率由电子 ?e 和晶格 ?L 两部分构成，载流子浓度的变化对 ?e 影响较大，但对 ?L 的影响很小。 因为一般的材料 ?L 值都比较大，材料的热电品质因子也就很难提高。如何降低晶格对热导率的贡献，就成为开发高品质热电材料的关键所在。 热导率 低晶格热导材料的一般特点 晶胞中含有较多的原子数 具有较大的平均配位数 原子平均质量较大 近年来，热电材料这一古老的课题又开始受到了普遍的重视，主要是因为以下三个因素 环境问题 压缩机型制冷机大多使用了氟利昂，会造成大气臭氧层的破坏。采用热电效应制冷可以保护环境 能源问题 电厂、汽车等放出的废热和废气一方面污染环境，另一方面浪费能源，采用热电效应直接发电，可以变废为宝，发展绿色能源 材料研究达到了更高的水平 高温超导的发现导致了对冷源的巨大需求，热电制冷较为经济而且方便 纳米材料、非晶材料等新型材料体系的出现使得热电材料的选择自由度增大 目前研究得比较深入，而且已经获得商业化的热电材料主要有 适合于室温以下使用的 BiSb 合金 室温附近使用的 Bi2Te3 合金 中温区 (400 ~ 700 K) 使用的 PbTe 合金 高温 (800 ~ 1000 K) 发电使用的 SiGe 合金 Y. Xie, et al. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 7971 AgBi0.5Sb0.5Se2 solid-solutioned nanoplates (a?c) and AgBi0.5Sb0.5Se2 solid-solutioned homojunction nanoplates (d?f) 最后来看看固体材料的熔点 在一个大气压下，固体熔化为液态时的温度称为该晶体的熔点 固体材料中只有晶体才有确定的熔点，非晶态物质随着温度的升高逐渐软化，并无确定的熔点 晶体的熔化是与晶格热振动随温度升高而加剧导致的 晶体的熔点与质点间结合力的性质和大小有关 本节要点 几个基本概念：热容、热膨胀系数、热导率、熔点 热电效应：Seeback 效应和 Peltier 效应 * (3) Ferroelectricity 4.8 铁电性与压电性 铁电滞后现象 铁电性——材料在除去外电场后仍保持部分极化状态 * 居里温度Tc Curie temperature * (4) Piezoelectricity 压电性 Piezoelectricity 外力 → 极化 → 电场 * (4) Piezoelectricity 常用的压电陶瓷：BaTiO3 、PbTiO3、PbZrO3 、 NH4H2PO4 （a）施加一定电压 （b）施加压力?，产生反向电压，导致两端电压下降 （c）施加较大电压，材料产生变形 * 4.9.1 磁性基本概念 Hm：磁化强度 magnetization ?m：磁化率 magnetic susceptibility 4.9 磁性 H0=0.4?nI/l 磁性的来源——磁偶极子 The spin of the electron produces a magnetic field with a direction dependent on the quantum number ms Electrons orbiting around the nucleus create a magnetic field around the atom * * 反磁性（diamagnetism） ?m 0 Hg、Cu、Ag、Pb 金刚石、MgO 、NaCl 绝大多数高分子材料 顺磁性（paramagnetism） ?m 0 含有非零角动量原子（例如过渡金属）的材料。 ?m?T-1（居里定理） 一些非过渡金属（例如Al）。 ?m与T无关 磁场撤去后磁效应消失 4.9.2 磁性的种类 * 铁磁性（ferromagnetism） 在不太强的磁场中，就可以磁化到饱和状态 。 铁磁居里温度 ferromagnetic Curie temperature * 反铁磁性（antiferromagnetism） 在外磁场作用下，相邻磁矩反向排列。 Mn、Cr 铁氧体磁性（ferrimagnetism） 不同的磁矩反平行排列时，在一个方向呈现出净磁矩。 代表：磁铁矿Fe3O4 铁磁性 反铁磁性 铁氧体磁性 * 反铁磁性（MnO） * 磁畴 Magnetic Domain 磁畴壁 Magnetic Domain Wall 磁畴——自旋磁矩在一个个微小区域内“自发地