1、“.....华东理工大学硕士学位论文第页第章绪论热电材料的研究背景及发展现状热电效应效应效应效应三大效应的关系及应用热电材料性能及其提高的途径高的系数高的电导率低的热导率超晶格结构热电材料及热电机理超晶格结构热电材料纳米超晶格结构热电材料的热电机理铋基热电材料的研究现状本课题的研究意义与研究内容章节安排第二章纳米多层薄膜的制备和分析方法引言薄膜热电材料的制备方法化学气相沉积离子束溅射分子束外延磁控溅射法本论文薄膜制备方法及实验设备实验设备实验前的基片选择与处理纳米多层薄膜的表征表面形貌薄膜厚度晶体结构热电性能测试本章小结第页华东理工大学硕士学位论文第三章单层薄膜的制备与性能测试制备单层薄膜的目的与意义单层薄膜沉积条件的优化靶材形态的选择基片对单层薄膜性能的影响溅射功率对单层薄膜性能的影响基片沉积温度对单层薄膜性能的影响单层铋靶沉积速率的确定热处理对单层薄膜热电性能的影响单层薄膜沉积参数的确定制备参数的确定沉积速率的确定本章小节第四章调制比对......”。

2、“.....已经成为全球发展所面临的共同难题。各国科学家都在致力于寻求高效无污染的新的能量转化利用方式，以达到合理有效利用工农业余热及废热汽车废气地热太阳能以及海洋温差等能量的目的。热能和电能是我们社会生活中最重要的能源形式。而电能则是各种形态能源中传输和使用最多最为方便的种。热电材料又叫温差电材料，是种将热能和电能直接转换的功能材料，性能可靠，使用寿命长......”。

3、“.....是种具有广泛应用前景的环境友好材料。尽管利用热电材料的温差发电机或制冷器与普通发电机或压缩制冷器相比，具有结构简单无噪声无污染等优点，但其性能优值却直徘徊在数量级，效率很低。要使温差电技术得到突破性进展，仍将有赖于对材料热电性能的大幅度提高。迄今为止，从热力学基本定律出发所进行就与其块体的热导率相接近当第页华东理工大学硕士学位论文声子在界面出现轻微漫射时，晶格的热导率就会急剧减小，所以可以通过适当的调整界面结构来改变材料的热导率。另外，当材料尺寸减小，会导致声子边界碰撞的频率增加，界面比率也增大，但这个尺寸效应对结构内部的热传递过程起不到限制作用。当层厚小于或等于声子的平均自由程，边界附近的声子密度较小，这将有效地降低热导率。与此同时，超晶格热导率的改善也在于声子的量子限制效应。按声子空间限制理论,其晶格热导率的减少要依赖于阱宽，等人的计算发现，超晶格的热导率要比体材料小许多。且随着阱层和势垒层厚度的减少而减小。对阱宽较大的超晶格阱宽大于声子的平均自由程......”。

4、“.....当阱宽小于声子平均自由程时,应按计算，这里为阱宽而不是声子的平均自由程,为声速,为热容，这处理对于阱宽较小时估计量子阱界面的声子散射是合适的近似。由此可见，当阱宽小于值后，随着阱宽进步减少，会发生声子限制，使热导率降低。空间限制会引起声子色散，导致声子倒逆过程散射，杂质散射，界面散射的几率大大增加，从而使热导率有很大降低。需要注意，空间限制主要对倒逆过程散射起作用。在超晶格中，要产生倒逆过程散射的最小声子能量较低。随着阱宽的减小，倒逆作用逐渐增强。空间散射会引起超晶格中声子输运状况发生调制,其原因在于超晶格外延生长方向的周期性导致在垂直生长方向上形成子带,产生微小的倒逆散射过程，从而在超晶格的微区产生了热阻,。对于单量子阱超晶格，其界面是嵌在性质完全不同的材料中或是自由的，其热输运形式与超晶格多量子阱有非常明显的差异。研究表明，由于声子空间限制作用，单量子阱的倒逆过程控制的热导率比体材料小好几倍，形成的超晶格材料就是如此，单阱中硅的热导率只有体材料中硅的左右......”。

5、“.....所以其声子模式可以延伸至界面从而与体材料相差无几，因此在考查超晶格值时便可忽略声子的空间限制效应而采用体材料的晶格热导率值。势垒层及隧穿效应对热电性能的影响等人在考查超晶格的值时假设势垒层无限高而其宽度为零，由此可知两个物理效应被他们忽略了，而这两个效应对超晶格热电材料实际值的估计是必不可少的热流在势阱和势垒中都存在，而电流主要在阱中存在，因此势垒层的存在会导致整个超晶格包括势阱和势垒电导率减小，热导率变大，从而使超晶格实际值减小。周期较小的超晶格的层间会产生强烈的电子隧穿效应，从而改变了态密度，导致实际值下降。在实际超晶格结构中，势垒层高度的增加加强了量子限制作用，在垂直晶轴方向能带变平坦，产生超晶格弥散，致使电子态密度增加。和在假设势垒无限高且其宽度不为零的情况下，计算了超晶格的值，并得出结论指出当势垒具有定厚度时超晶格的值要比假设势垒厚度为零时低。在假设势垒厚度不为零时，沿超晶格外延生长方向的值介于组成超晶格的两种组元的值之间......”。

6、“.....在沿垂直于超晶格外延生长方向上，都将随着阱宽的减少而增加，但当阱宽减小至声子平均自由程时，和迅速下降。等人指出，当阱宽小于值时，由于量子阱限制效应，使多能谷半导体如，的能谷简并度增加，载流子的态密华东理工大学硕士学位论文第页度减少，从而引起电导率减少。等人认为热流除在阱层流动外，还要沿势垒层流动，并产生种与量子阱有关的通道。因此当势垒层厚度很大时，其值就与体材料差不多。在势垒厚度较小时，存在最大值，即如图所示。和认为这个极大值出现的另个原因是载流子的隧穿效应。超晶格层间的载流子隧穿效应，使量子阱态密度的二维台阶变平，从而使子带的态密度从二维形状变成三维形状，引起载流子态密度的减少，导致值下降。等人认为，要使超晶格热电材料具有良好的热电性能，其势垒层材料应具有以下特性同量子阱材料的晶格参数和热膨胀系数有较好匹配带隙宽和势垒厚度足够大，以便能够把导电电子限制在势阱中不会引起阱材料的载流子迁移率或热电动势率的减少有低的晶格热导率......”。

7、“.....以热电材料为关键词搜索结果示意图第页华东理工大学硕士学位论文图按出版年和国家分类，以热电材料晶格复合为关键词搜索结果示意图“,”图按出版年和国家分类，以热电材料铋为关键词搜索结果示意图“,”华东理工大学硕士学位论文第页本节通过对数据库文献搜索结果的分析研究了近年来热电材料的发展和趋势，由于本课题采用三靶磁控溅射方法制备了铋基的热电材料，所以分三组关键词来进行搜索，第组关键词热电材料第二组关键词热电材料晶格复合第三组关键词热电材料铋，搜索结果分别如上图所示。由图可以看出从年至今，对于热电材料的研究兴趣逐步升温，在年到达了个高潮，研究国家主要集中在欧美国家和少部分亚洲国家，中国仅次于美国和日本排在第三位。由于全球范围内对能源危机和环境污染的重视程度在不断的升高，各国科学家都在致力于寻求高效无污染的新的能量转化利用方式，而热电材料是种将热能和电能直接转换的功能材料，具有性能可靠，使用寿命长，环境友好等特点......”。

8、“.....从图和图中可以分别看出，对晶格复合热电材料进行研究的相关文献报道并不多，仅有的几篇主要集中在美国日本和中国几个国家，而对于铋基热电材料的研究报道的文章数量也不是很多，从年到年共有篇文献，主要集中在对铋化物热电材料的研究，如等，所以研究铋基晶格复合热电材料还有很大空间。目前尚没有搜索到与和其氧化物材料在热电领域方面的研究相关的文献报道，所以本课题的研究可在次方面提供重要的实验参考，具有定的指导意义。本课题的研究意义与研究内容晶格复合材料是目前研究的热电材料中最有前途的材料之，对其的研究与实际应用有非常紧密的联系。由于是高度各向异性的半导体，具有很小的电子有效质量，其热导率低于其它典型的金属个数量级，且具有较好的导向性能。等人的研究表明，当形成绝缘层和导电层的交叉分层结构时，能够很好的改善材料的热电性能。本实验的目的是要制备晶格复合结构的纳米多层热电薄膜，形成绝缘层和导电层的层状交替结构，层与层之间根据热电性能的需要实现互补，以达到改善材料热电性能的目的......”。

9、“.....首先要制备出性能优异的单层导电薄膜和单层绝缘薄膜，在此基础上，通过层状结构的复合得到高性能的晶格复合薄膜。本课题的具体研究内容为利用三靶磁控溅射设备制备性能优异的单层以及薄膜，研究不同参数，包括基片材料，溅射功率，沉积温度，热处理温度等对薄膜热电性能的影响，确定单层和薄膜的最佳制备参数及在制备参数下的沉积速率等，并利用等方法研究薄膜的组织结构，为沉积晶格复合纳米多层薄膜做准备。合理设计多层薄膜的调制周期和调制比，利用磁控溅射法制备晶格复合纳米多层热电薄膜。研究调制周期和调制比对纳米多层薄膜生长结构和热电性能的影响......”。