无量纲性能系数 ZT ,定义为 ZT = ( S 2 σ / κ )/ T [2, 3],其中 S 、 σ 、 κ 和 T 是塞贝克
热电材料通过Seebeck效果提供了一种简单的解决方案,可从各种热源进行直接热能电源。在全球范围内,目前约有2/3的主要能量被浪费为热量。[1]因此,存在着很大的作用,可以提高许多发电和工业过程的能源效率。当前的热材料远离理论效率极限远。正在进行的正在进行的研究工作,以提高效率并在废热收集中实现更广泛的应用。[2–4]为此目的探索的一类材料是有机半导体(OSC)。热电材料的效率取决于功绩ZT = S2σT /(κE +κpH)的无量纲图,其中S [V K –1]表示Seebeck系数; σ[S M –1],电导率; κE和κpH [W M –1 K –1],电子和
描述了样品上温度梯度引起的电压降,并决定了热电材料的品质因数。在 EMRP 项目“能量收集计量”的范围内,首次在 PTB 和全球范围内对参考材料进行了计量研究和表征,了解其在 300 K 至 900 K 较高温度范围内的塞贝克系数。该温度范围对于汽车领域等应用非常重要。两种参考材料 ISOTAN® 和掺铋碲化铅的塞贝克系数的测量不确定度在 2.5% 到 8% 之间,具体取决于材料和温度。两种材料均可从 PTB 获得。
Weyl和Dirac半学,其特征在于其独特的带状结构在费米水平(E F)附近具有线性能量色散(E VS K),已成为基于热电材料的下一代技术的有前途的候选者。它们的出色电子特性,尤其是较高的载流子迁移率和实质性的浆果曲率,它提供了潜在的潜力,可以超越常规热电材料固有的局限性。对这些材料基础的基本物理学的全面理解至关重要。本章主要集中在Weyl和Dirac半法的拓扑特性和独特的电子带结构中,提供了一个理论框架,用于理解其热电传输特性,例如Seebeck系数,电导率和导热性。浆果曲率在增强旁观系数的同时降低导热率的同时是关键重点。
已经使用了第一个原理计算与半古典玻尔兹曼理论相结合的第一原理计算研究了间质氮(N)掺杂石墨烯的热电特性。我们发现,与原始石墨烯以及ZT值相比,N掺杂石墨烯的Seebeck Coeffi Cient是3和5.5倍。在室温下,对于原始石墨烯而言,ZT值为0.81,而N-掺杂石墨烯的ZT值分别上升到0.98和1.00,分别为6.25%和50%的氮掺杂。N掺杂石墨烯的Seebeck系数的增加是由于有效质量带的增加所致,因为化学电势升至最小传导带。我们观察到N掺杂的石墨烯在正能范围内表现出最高的ZT值,表明P型特征。我们的发现表明,N型石墨烯具有热电应用的有希望的潜力,并提供了对掺杂石墨烯材料热电特性的基础物理学的见解。
功能分级的材料(FGM)在无机热电学的背景下被广泛探索,但尚未在有机热电学中进行。在这里,研究了掺杂梯度对化学掺杂共轭聚合物的热电特性的影响。柜台的平面漂移用于中等电场中,用于在由寡聚侧链的聚噻吩中创建侧向掺杂梯度,并用2,3,5,5,6-Tetra-fuoro-tetra-tetra-fuoro-tetrace-tetrachachacyanoquinainoimeneimetimethane(f 4 tcnq)(F 4 TCNQ)。拉曼显微镜表明,在50μm宽的通道上的偏置电压仅为5 V,足以触发反逆漂移,从而导致掺杂梯度。分级通道的有效电导率随偏置电压降低,而观察到Seebeck系数的总体增加,可产生高达八倍的功率因数。动力学蒙特卡洛模拟分级纤维的模拟解释了在高电导率下,在高电导率下seebeck系数的掷骰,以及由于高掺杂剂浓度下的库仑散射而增加的迁移率。因此,发现FGM概念是提高尚未最佳掺杂的有机半导体的热电性能的一种方式,这可以减轻新材料的筛选以及设备的制造。
在本文中,对复合双钙钛矿BA 2 GDREO 6进行了详尽的研究,包括其结构,电子,磁性和热电特性。这项研究基于密度功能理论,并更明确地基于在不同近似值和相关电位等不同近似值的背景下的全部潜在线性化的增强平面波(FP-LAPW),例如:广义梯度近似(GGA)及其becke-becke-becke-Johnson方法通过Trans-blahaa(TB-MBJ)(tb-mbj)进行了更好的方法,以 + ablaha(tb-mbj)(tb-mbj)(tb-mbj)的距(其中u是哈伯德校正项)。在分析获得的结果后,事实证明,双钙钛矿材料BA 2 GDREO 6是一种铁磁材料,具有半金属特征,此外,该化合物的积分磁矩为9 µ b,符合Slater-papauling的规则。来自对绘制不同参数的曲线的研究,例如:seebeck系数,每次放松时间σ/τ,每个放松时间的电导率,每次放松时间ke/τ的电子导热率,以及根据GGA+U近似的效果,该效果是e+u a的功能。鉴于Seebeck系数的高值以及电导率的高值以及接近unity的值,GDREO 6在中等温度范围内呈现热电性能,因此,该化合物可用于温度范围(中等至高)的热电应用。
摘要这项实验研究揭示了在Si(111)上呈厚度⩽30nm的二维(2D)鞭毛的外延雄性苯乙烯中有趣的热电效应和装置。bismuthene表现出有趣的各向异性塞贝克系数在不同的晶体方向上变化了2-5倍,这意味着存在像黑磷这样的冰泡原子结构。Seebeck系数的绝对值高达237 µ V K -1设置了有史以来最佳知识测量的元素BI的记录。bismuthene的电导率最高可达到4.6×10 4 S m -1,对厚度和磁场敏感。以及所需的低热导率约为1.97 w m -1 K,是其大体形式的20%,测量了bismuthene的室温下的第一个实验ZT值〜10 –2,比许多其他VA Xenes高得多,与其大量化合物相当。上面的结果表明,在Si上的外延2D二晶曲菌的混合屈曲和皱纹的BI原子结构(111)。我们的工作为探索潜在应用(例如热通量传感器,能量转换设备等)铺平了道路。
摘要:我们通过实验演示了热电传感器与纳米天线的耦合,这是检测红外能量的另一种选择。我们制造并测试了两种基于 Yagi-Uda 技术的纳米天线设计(单元件和阵列)变体和一个单独的纳米热电结阵列。纳米天线经过调整,可在中心波长 1550 nm(193.5 THz)光学 C 波段窗口处运行和响应,但它们在受到各种波长(650 nm 和 940 nm)激光激发时也表现出共振响应。纳米天线中的辐射感应电流与纳米热电传感器耦合,根据塞贝克效应产生了电位差。相对于参考纳米天线的均匀热测量,实验证实了所提出的纳米天线的检测特性;单元件检测到峰值百分比电压升高 28%,而阵列检测到中心波长处的峰值百分比电压升高 80%。与最先进的热电设计相比,这是首次根据基于塞贝克原理的平面设计实验报告如此高的峰值百分比电压。