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书名：锡硫族层状宽带隙热电材料
定价：159.0
ISBN：9787115620668
作者：赵立东 秦炳* 常诚
版次：第1版
出版时间：2023-12
内容提要：
热电材料是一类能够直接、可逆地实现热能和电能相互转换的新能源材料，在温差发电和精 确温控等领域有着不可替代的应用。近年来，研究人员开发出了高 效且环境友好的锡硫族层状宽带隙热电材料SnQ（Q= Se、S），使宽温区内材料的热电性能实现了巨大提升，引发了热电领域对这类宽带隙热电材料的研究热潮。 本书共七章，从热电材料的研究背景引入，介绍了层状材料的输运机制，阐明了研究层状宽带隙热电材料的重要性。然后，对锡硫族层状宽带隙热电材料SnQ（Q= Se、S）的晶体结构和本征热电性能、多晶的制备及晶体的生长方法、P型晶体的多价带输运效应及性能优化、N型晶体的“三维电荷-二维声子”输运特性及性能优化，以及多晶的输运性能研究和性能优化进行了系统的分析和总结。本书对层状宽带隙热电材料未来的发展进行了展望，对热电领域的科研人员和相关产业开发人员具有重要的指导意义。 本书可供从事热电材料相关研究的科研人员、热电产业工作者学习参考，也可以作为高等院校材料科学与工程、物理和化学等相关专业的教学参考用书。
作者简介：
赵立东 北京航空航天大学材料科学与工程学院教授、博士生导师，国 家级青年人才计划（2015）入选者，北京市杰出青年科学基金（2018）和国家杰出青年科学基金（2019）获得者，获北京市师德先锋（2016）、国际热电学会青年科 学家奖（2017）、国 家级人才计划特聘教授（2018）、科学探索奖（2022）、北京市优 秀博士学位论文指导教师（2022）、科睿唯安“全球高被引科 学家”（2019—2023）、国际材料研究学会联盟（IUMRS）前沿材料青年科 学家奖（2023）、北京市优 秀研究生指导教师（2023）、何梁何利基金科学与技术创新奖（2023）。主要研究方向为开发宽温域高 效温差发电和热电制冷材料。已在Nature 、Science等期刊上发表300余篇研究成果，担任Materials Lab创刊主编。 秦炳* 北京航空航天大学卓 越师资博士后，入选2023年国家博士后创新人才支持计划。研究方向为SnSe等晶体热电材料的制备、性能优化和器件设计。已在Science、Nature Communications等期刊上发表论文40余篇，获得3项发明专利授权。曾获International Thermoelectric Society Goldsmid Award、国际材料研究学会联盟（IUMRS）前沿材料研究生奖等。 常诚 北京航空航天大学准聘副教授，入选国 家级青年人才计划。曾获International Thermoelectric Society Goldsmid Award、中国材料研究学会热电材料及应用分会优 秀青年科 学家奖等。主要从事晶体和纳米热电材料的开发和研究。在Science等期刊上发表论文50余篇。现任Science Bulletin特邀编委、Materials Lab执行编辑。
目录：
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*要性 16
1.3.2 人工*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*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*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
定价：159.0
ISBN：9787115620668
作者：赵立东 秦炳* 常诚
版次：第1版
出版时间：2023-12
内容提要：
热电材料是一类能够直接、可逆地实现热能和电能相互转换的新能源材料，在温差发电和精 确温控等领域有着不可替代的应用。近年来，研究人员开发出了高 效且环境友好的锡硫族层状宽带隙热电材料SnQ（Q= Se、S），使宽温区内材料的热电性能实现了巨大提升，引发了热电领域对这类宽带隙热电材料的研究热潮。 本书共七章，从热电材料的研究背景引入，介绍了层状材料的输运机制，阐明了研究层状宽带隙热电材料的重要性。然后，对锡硫族层状宽带隙热电材料SnQ（Q= Se、S）的晶体结构和本征热电性能、多晶的制备及晶体的生长方法、P型晶体的多价带输运效应及性能优化、N型晶体的“三维电荷-二维声子”输运特性及性能优化，以及多晶的输运性能研究和性能优化进行了系统的分析和总结。本书对层状宽带隙热电材料未来的发展进行了展望，对热电领域的科研人员和相关产业开发人员具有重要的指导意义。 本书可供从事热电材料相关研究的科研人员、热电产业工作者学习参考，也可以作为高等院校材料科学与工程、物理和化学等相关专业的教学参考用书。
作者简介：
赵立东 北京航空航天大学材料科学与工程学院教授、博士生导师，国 家级青年人才计划（2015）入选者，北京市杰出青年科学基金（2018）和国家杰出青年科学基金（2019）获得者，获北京市师德先锋（2016）、国际热电学会青年科 学家奖（2017）、国 家级人才计划特聘教授（2018）、科学探索奖（2022）、北京市优 秀博士学位论文指导教师（2022）、科睿唯安“全球高被引科 学家”（2019—2023）、国际材料研究学会联盟（IUMRS）前沿材料青年科 学家奖（2023）、北京市优 秀研究生指导教师（2023）、何梁何利基金科学与技术创新奖（2023）。主要研究方向为开发宽温域高 效温差发电和热电制冷材料。已在Nature 、Science等期刊上发表300余篇研究成果，担任Materials Lab创刊主编。 秦炳* 北京航空航天大学卓 越师资博士后，入选2023年国家博士后创新人才支持计划。研究方向为SnSe等晶体热电材料的制备、性能优化和器件设计。已在Science、Nature Communications等期刊上发表论文40余篇，获得3项发明专利授权。曾获International Thermoelectric Society Goldsmid Award、国际材料研究学会联盟（IUMRS）前沿材料研究生奖等。 常诚 北京航空航天大学准聘副教授，入选国 家级青年人才计划。曾获International Thermoelectric Society Goldsmid Award、中国材料研究学会热电材料及应用分会优 秀青年科 学家奖等。主要从事晶体和纳米热电材料的开发和研究。在Science等期刊上发表论文50余篇。现任Science Bulletin特邀编委、Materials Lab执行编辑。
目录：
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*要性 16
1.3.2 人工*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*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*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
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