热电材料电子态调控及其影响的正电子表征

来源 :第十三届全国正电子谱学会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:m237912904
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  能源短缺和环境问题的日益突出迫切需要减少化石燃料的燃烧和废热的回收利用。热电材料可以将废热直接转换成电能,是新型功能材料科学研究中的热点,并在高品质清洁能源领域具有广阔的应用前景。热电材料主要通过固体内部载流子运动实现热电转换,实验证实[1],热电材料性能指标的提升和其内部微观电子结构的改变密切相关。利用替位掺杂等方法实现热电材料功能化设计的实质就是相关缺陷态的调控优化。因此,系统研究影响热电材料性能的微观结构的动力学规律,对于解决热电功能器件在不同的工况条件下应用具有长远的科学意义。热电材料中缺陷态的存在不仅影响了材料的Seebeck系数、热导率等特征参量,还能影响材料的其它物理性质。比如Sn和Ge掺杂PbTe不仅能提高PbTe的热电特性,还能使其从顺电相转变为铁电相[2]。热电材料需要在严苛的工况条件下使用,例如高温、电场等,要深入了解热电材料微观结构在使役态条件下的演变机理,需要从热力学等角度对热电材料的环境敏感相应特性开展研究。作为一种广泛使用的无损探测手段,正电子湮没谱学方法在探测热电材料微观缺陷态方面也进行了很多研究。本文以PbTe等热电材料为研究对象,通过改变温度和电场强度大小的方式,研究其对正电子湮没参数的影响。结果 表明,温度变化不仅严重影响空位缺陷对正电子的捕获率,温度升高,捕获率下降。同时,由于热电材料晶格常数随温度的变化,也会影响正电子湮没寿命值的变化,温度升高,正电子湮没寿命值增大。而外加电场驱使热电材料中电子跃迁形成电流,但是对正电子湮没寿命的改变很小。
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