BiCuSeO系统单晶的本征电输运、热输运的物理机理研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:11574131
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:70.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:A20.凝聚态物理
- 结题年份:2019
- 批准年份:2015
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2016-01-01 至2019-12-31
- 项目参与者:董松涛; 张滨滨; 吕洋洋; 庞斌; 张帆; 李啸;
- 关键词:
项目摘要
This project is to study the intrinsic electrical and thermal transport properties in stoichiometric and nonstoichiometric BiCuSeO and related BiCuS/Se/TeO single crystals. Stoichiometric and Nonstoichiometric BiCuSeO single crystals will be synthesized through controlling growth temperature carefully. By means of these samples, we will study their intrinsic electrical and thermal transport properties and related anisotropic properties. The electron energy gap, carrier effective mass, defect mechanism forming carrier and carrier scattering mechanisms will be studied in experiment. The defect structure and microstructure of these samples will also be studied by spectroscopy and transmission electron microscopy. Combining these experimental results, we will use electron and phonon dispersions obtained by the first principles calculation, as well as Kubo electron transport theory and Callway thermal transport theory to carefully study the scattering mechanism. And roles played by all kinds of scattering mechanims will be distinguished. Taking advantage of these information, we will propose and realize the program to optimize the electrical and thermal transport in BiCuSeO.
本项目拟研究具有层状结构的化学计量比与非化学计量比BiCuSeO及其系列的的氧族BiCuS/Se/TeO单晶样品的本征电输运、热输运性质。通过仔细调节生长温度制备出化学计量比与非化学计量比的BiCuSeO的系列单晶。利用这些样品详细研究该系统本征的电输运、热输运和相关的各向异性物理性能。通过实验研究这些材料的电子能隙、载流子有效质量、形成载流子的缺陷机制、载流子散射的主要机制和声子散射的主要机制。也将利用各种谱学、透射电子显微术细致分析这些样品的缺陷性质和微结构性质。结合上的实验结果,拟结合量子力学第一性原理计算该系统的电子结构与声子结构,通过线性响应理论的电输运Kubo理论和热输运的Callway理论深入分析各种散射机制所起的作用。总结出影响该系统中电输运、热输运的主要因素。提出并实验在该系统中优化电输运和热输运的方案。
结项摘要
BiCuSeO是一个层状的化合物,过去的研究显示BiCuSeO是一个热电性能比较优越的氧化物材料。我们这个项目的出发点是:利用我们能够生长出高质量的单晶材料,系统研究BiCuSeO材料的本征物理性质,包括各向异性的电输运、热输运。利用单晶样品具有非常接近理想BiCuSeO的电子结构、声子结构,通过量子力学第一性原理计算深入揭示电输运、热输运性质与BiCuSeO电子结构与声子结构的关系。总结出如何提高BiCuSeO材料热导率和电导率的方法。据此,我们对BiCuSeO这个系统进行了系统的研究研究了如下几个问题:1、我们合成了BiCuSO,BiCuSeO, BiCuTeO系列单晶样品。系统地研究了该系统的电输运性质的演化规律。得到如下的结论:这三个样品从电输运的角度而言均属于简并半导体(等同于金属),从BiCuSO到BiCuTeO电导率显著地降低,这三个样品的载流子都是空穴。这三个样品的电输运几乎完全来自于电子与光学声子的散射作用。从电声子耦合作用来看,BiCuSO的电声子耦合作用比BiCuTeO大了5倍。我们利用唯象的电声子耦合作用说明这主要是来源于BiCuTeO的载流子浓度是BiCuSO的20倍,进而显著地屏蔽了电子与离子之间的屏蔽库伦势,因此导致了BiCuTeO中的电子-光学声子散射显著地降低了。2、我们利用中子散射和拉曼散射系统地研究了BiCuTeO和BiCuSeO样品的声子态密度和光学声子信息。得到如下的结论:BiCuTeO和BiCuSeO的具有较低的平均声学声速,而这二个材料的声子态密度谱都显示出在高频部分显著的态密度展宽,即显著的声子-声子作用(非谐效应)。非谐效应也被拉曼散射证实。拉曼散射显示BiCuTeO的特定光学模式的Gruneisen常数可以达到6.0。按照唯象的热导率公式,热传导的平均迟豫时间几乎与拉曼测量出的光学声子模的最小的准粒子寿命一样。充分显示出BiCuSeO和BiCuTeO中的声子-声子互作用非常显著。3、我们对其他一些层状材料,比如WxMo1-xTe2、ZrTe5、HfTe5、Bi2O2Se、Na2MgSn,这些材料中研究了这些材料的电输运、热输运性质,揭示了元素周期表中同一族元素替代、化学配比的调整对电输运性质的影响。微观组织对热输运性质的影响。这些工作揭示了同族替换、化学计量比的调控和微结构的调控能够有效地调控层状化合物的热电效率。
项目成果
期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Electrical, magneto-transport and significant thermoelectric properties of Te-rich ZrTe5+δ polycrystals
富碲 ZrTe5 δ 多晶的电学、磁输运和显着的热电性质
- DOI:10.1016/j.jallcom.2018.06.115
- 发表时间:2018
- 期刊:Journal of Alloys and Compounds
- 影响因子:6.2
- 作者:Si Si Chen;Xiao Li;Yang Yang Lv;Lin Cao;Dajun Lin;Shu Hua Yao;Jian Zhou;Y B Chen
- 通讯作者:Y B Chen
The physical origin of extremely low thermal conductivity of BiCuSeO and BiCuTeO revealed by inelastic neutron and Raman spectroscopy
非弹性中子和拉曼光谱揭示了 BiCuSeO 和 BiCuTeO 极低热导率的物理起源
- DOI:--
- 发表时间:2020
- 期刊:Journal of alloys and compounds
- 影响因子:6.2
- 作者:D. J. Lin;S. T. Dong;Y. Y. Zhang;Y. Y. Lv;J. Zhou;Y. B. Chen;R. A. Mole;S. H. Yao;D. H. Yu
- 通讯作者:D. H. Yu
Tunable Resistance or Magnetoresistance Cusp and Extremely Large Magnetoresistance in Defect-Engineered HfTe5−δ Single Crystals
缺陷工程 HfTe5–单晶中的可调电阻或磁阻尖点和极大磁阻
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:Phys. Rev. Applied
- 影响因子:--
- 作者:Yang-Yang Lv;Xiao Li;Lin Cao;Dajun Lin;Shu-Hua Yao;Si-Si Chen;Song-Tao Dong;Jian Zhou;Y. B. Chen;Yan-Feng Chen
- 通讯作者:Yan-Feng Chen
Evidence of metal-semimetal-transition from Cu2TlSe2 to Cu2TlTe2
从 Cu2TlSe2 到 Cu2TlTe2 金属半金属转变的证据
- DOI:10.1016/j.materresbull.2017.01.028
- 发表时间:2017
- 期刊:Materials Research Bulletin
- 影响因子:5.4
- 作者:Li Xiao;Lv Yang Yang;Pang Bin;Zhang Bin Bin;Cao Lin;Yao Shu Hua;Zhou Jian;Chen Y B;Dong Song Tao;Zhang Shan Tao;Lu Ming Hui;Chen Yan Feng
- 通讯作者:Chen Yan Feng
Dramatically decreased magnetoresistance in non-stoichiometric WTe2 crystals.
非化学计量 WTe2 晶体的磁阻显着降低
- DOI:10.1038/srep26903
- 发表时间:2016-05-27
- 期刊:Scientific reports
- 影响因子:4.6
- 作者:Lv YY;Zhang BB;Li X;Pang B;Zhang F;Lin DJ;Zhou J;Yao SH;Chen YB;Zhang ST;Lu M;Liu Z;Chen Y;Chen YF
- 通讯作者:Chen YF
共 11 条
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其他文献
裙结构对裙式吸力基础水平承载性能的影响
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:山东科技大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:冯凌云;李大勇;陈延彬
- 通讯作者:陈延彬
改良Stoppa入路在髋臼骨折手术中的应用效果分析
- DOI:--
- 发表时间:2014
- 期刊:中国全科医学
- 影响因子:--
- 作者:陈延彬;姚淑华;张善涛;陈延峰
- 通讯作者:陈延峰
NaCo_2O_4晶体的生长,形貌和生长机理研究(英文)
- DOI:--
- 发表时间:2012
- 期刊:人工晶体学报
- 影响因子:--
- 作者:韩树娟;王继扬;李静;郭永解;王永政;赵兰玲;姚淑华;陈延彬;Boughton R.I.
- 通讯作者:Boughton R.I.
Magnetic and electrical transport properties of Pb1-xLaxTi1-xMnxO3 ceramics
Pb1-xLaxTi1-xMnxO3 陶瓷的磁电输运特性
- DOI:10.1063/1.4749254
- 发表时间:2012-08
- 期刊:AIP ADVANCES
- 影响因子:1.6
- 作者:陈延彬
- 通讯作者:陈延彬
共 4 条
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陈延彬的其他基金
高质量拓扑半金属大晶体的生长、光电性质及原型器件研究
- 批准号:52331008
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- 项目类别:面上项目
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- 项目类别:面上项目