2004Mg2Si与掺杂系列的电子结构与热电性能研究
(Mg2Si1- Sb 04-(Mg Sn) 固溶体合金的制备及热电输运特性
第27卷 第8期 无 机 材 料 学 报Vol. 27No. 82012年8月Journal of Inorganic Materials Aug., 2012收稿日期: 2011-08-30; 收到修改稿日期: 2011-10-18基金项目: 国家自然科学基金(50801002); 北京市自然科学基金(2112007); 北京市属高校人才强教计划(PHR20110812) National Natural Science Foundation of China (50801002); Beijing Natural Science Foundation (2112007); FoundingProject for Academic Human Resources Development in Institutions of Higher Learning Under the Jurisdiction of Beijing Municipality (PHR20110812)作者简介: 韩志明(1984−), 男, 硕士研究生. E-mail: 0402hzm@ 通讯作者: 张 忻, 副研究员. E-mail: zhxin@文章编号: 1000-324X(2012)08-0822-05 DOI: 10.3724/SP.J.1077.2012.11550(Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6固溶体合金的制备及热电输运特性韩志明, 张 忻, 路清梅, 张久兴, 张飞鹏(北京工业大学 材料学院, 新型功能材料教育部重点实验室, 北京 100124)摘 要: 以Mg 、Si 、Sn 、Sb 块体为原料, 采用熔炼结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了n 型(Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6(0≤x ≤0.0625)系列固溶体合金. 结构及热电输运特性分析结果表明: 当Mg 原料过量8wt%时, 可以弥补熔炼过程中Mg 的挥发损失, 形成单相(Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6固溶体. 烧结样品的晶胞随Sb 掺杂量的增加而增大; 电阻率随Sb 掺杂量的增加先减小后增大, 当样品中Sb 掺杂量x ≤0.025时, 样品电阻率呈现出半导体输运特性, Sb 掺杂量x >0.025时, 样品电阻率呈现为金属输运特性. Seebeck 系数的绝对值随Sb 掺杂量的增加先减小后增大; 热导率κ在Sb 掺杂量x ≤0.025时比未掺杂Sb 样品的热导率低, 在Sb 掺杂量x >0.025时高于未掺杂样品的热导率, 但所有样品的晶格热导率明显低于未掺杂样品的晶格热导率. 实验结果表明Sb 的掺杂有利于降低晶格热导率和电阻率, 提高中温区Seebeck 系数绝对值; 其中(Mg 2Si 0.95Sb 0.05)0.4-(Mg 2Sn)0.6合金具有最大ZT 值, 并在723 K 附近取得最大值约为1.22.关 键 词: Mg 2Si 基热电材料; Sb 掺杂; 热电性能; 放电等离子烧结 中图分类号: TK9 文献标识码: APreparation and Thermoelectric Properties of (Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6 AlloysHAN Zhi-Ming, ZHANG Xin, LU Qing-Mei, ZHANG Jiu-Xing, ZHANG Fei-Peng(College of Materials Science and Engineering, Beijing University of Technology, The key Laboratory of Advanced FunctionalMaterials, Ministry of Education, Beijing 100124, China)Abstract: n-type (Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6 (0≤x ≤0.0625) alloys were prepared by an induction melting andspark plasma sintering method using bulks of Mn, Si, Sn, Sb as raw materials. The analyzing results of the structure and thermoelectric properties show that the single-phase (Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6 alloys can be obtained at 8wt% excess of Mg addition. The lattice constant increases linearly with the amount of Sb, the electrical resistivity ρ firstly increases and then decreases. The electrical resistivity ρ of samples (x ≤0.025) shows semi-conductor be-havior, while that of the samples (x >0.025) shows the metallic behavior. The Seebeck coefficient α firstly increases and then decreases with the increase of x value. Compared with the non-doped sample, the thermal conductivity κ for samples (x ≤0.025) decreases and that of the other samples (x >0.025) increases. The ZT value for (Mg 2Si 0.95Sb 0.05)0.4-(Mg 2Sn)0.6 sample reaches its highest value of 1.22 at 773 K, which is much higher than that of the non-doped sample.Key words: Mg 2Si base thermoelectric materials; Sb doping; thermoelectric properties; spark plasma sintering第8期韩志明, 等: (Mg2Si0.4-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6固溶体合金的制备及热电输运特性 823热电材料是利用Seebeck效应和Peltie效应将热能和电能直接进行相互转换的功能材料. (Mg2Si)1-x-(Mg2Sn)x(x=0.4~0.6)固溶体合金热电材料[1]与目前中温区域主要使用的PbTe[2]和CoSb3[3]系中温热电材料相比, 具有原料资源丰富、价格低廉、且无毒无污染等优点, 有广阔的应用前景. 2006年, Isoda等[4]利用熔炼结合热压工艺制备的Sb掺杂Mg2Si0.5Sn0.5在620K时ZT值达到1.2; 2008年, Zhang等[5]利用熔炼结合热压工艺制备的Sb掺杂Mg2Si0.4Sn0.6在773K时ZT值达到1.1, 由此可以看出Sb掺杂可以有效提高(Mg2Si)1-x-(Mg2Sn)x固溶体合金的热电性能.在前期研究工作中, 利用熔炼结合放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering, SPS)技术成功合成了单相(Mg2Si)1-x-(Mg2Sn)x(x=0.4~0.6)固溶体, 并在x=0.6时获得最低的热导率和最高的ZT值[6], 但是(Mg2Si)1-x-(Mg2Sn)x合金的热电性能仍较低, 本研究拟采用熔炼结合SPS技术制备Sb掺杂(Mg2Si1-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6 (0≤x≤0.0625)系列固溶体合金, 并系统研究Sb掺杂对(Mg2Si1-x Sb x)0.4- (Mg2Sn)0.6固溶体合金热电输运特性的影响.1实验以Mg块(纯度99.95%)、Si块(纯度99.999%)、Sn块(纯度99.95%)、Sb块(纯度99.9%)为原料按照化学式(Mg2Si1-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6(0≤x≤0.0625)配比称重, 其中Mg过量8wt%以补偿在熔炼过程中的挥发损失. 将配制好的原料在高纯Ar气氛中反复感应熔炼三次, 再将熔炼后的铸锭破碎球磨, 球磨后的粉末用φ 150 μm筛过筛, 将筛后粉末装入石墨磨具(φ20 mm×40 mm)中, 利用SPS在650~750℃范围内烧结成块体, 烧结压力为30~80 MPa, 保温5~15 min, 升温速度为60~80 ℃/min. 利用X射线衍射仪(DMAX-ⅢB, Cu Kα radiation, λ=0.15406 nm)测试物相组成, 通过X射线荧光光谱(XRF)分析试样中元素含量. 室温下的霍尔系数H采用物性综合测试系统Accent HL5500 Hall System测定, 测试过程中样品温度采用液氮和样品腔内微加热器共同控制, 外加磁场强度为0.5 T. 电导率σ用标准四端子法(日本ULV AC ZEM-2)在氦气氛下测定. 在5~ 10 K的温差ΔT下, 测定试样的温差热电动势ΔE, 塞贝克系数α根据ΔE-ΔT作图得到的斜率确定. 试样的比热容C P和扩散系数λ用激光微扰法(日本ULV AC TC-7000)在真空下测定, 热导率κ根据实测的比热容C P, 扩散系数λ及密度d, 利用公式κ＝C Pλd计算得到.2实验结果与讨论2.1物相组成及微结构图1给出了经熔炼、球磨、SPS烧结后(Mg2Si1-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6(0.0125≤x≤0.0625)块体试样的XRD图谱. 从图1可以看出, 各试样均为单相, 而且各试样的每个衍射峰峰位与Mg2Si和Mg2Sn相应衍射峰峰位(PDF: 35-0773, 07-0274)相比, 各衍射峰均处于Mg2Si与Mg2Sn的衍射峰之间,这说明在试样内部形成了(Mg2Si1-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6固溶体. 从图1还可以看出, 随着试样中Sb掺杂量的增加, 各衍射峰峰位依次向左偏移; 从晶胞参数测试结果表1中也可以看出, 随着Sb掺杂量的增加,固溶体合金的晶格常数呈增大趋势, 这是由于Sb3-和Si4-的离子半径差(Sb3-离子半径为0.062 nm[7],Si4-离子半径为0.040 nm)产生的结果. 这间接证明Sb在合金固溶体中主要处于Si原子取代位置. 为了进一步确定样品中各元素含量, 对样品进行了XRF分析, 从表2分析结果可以看出, 每个试样中各元素的含量基本符合设定的化学计量比.图1 SPS烧结样品的XRD图谱Fig. 1 XRD patterns for the samples sintered by SPS(a) x=0.0125; (b)x=0.0250; (c) x=0.0500; (d) x=0.0625表1 SPS烧结后块体试样的晶胞参数Table 1 Lattice constant for the samples sintered by SPSSb content: x Lattice constant/nm0 0.6592850.0125 0.6592200.0250 0.6593790.0500 0.6596550.0625 0.659797824无 机 材 料 学 报 第27卷表2 SPS 烧结后块体试样(Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6(0≤x ≤0.0625)的XRF 分析结果Table 2 XRF results for (Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6(0≤x ≤0.0625) samples sintered by SPS Sb content: x/wt% /wt% /wt% /wt%0 35.2 8.19 56.6 0 0.0125 33.7 8.22 56.8 1.28 0.0250 33.3 8.02 56.7 1.96 0.0500 33.9 7.60 54.6 3.90 0.0625 33.3 7.60 55.1 4.102.2热电性能图2给出了(Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6 (0≤x ≤0.0625)固溶体合金的电阻率ρ与温度T 及Sb 掺杂量x 的关系曲线, 从图中可以看出, (M g 2S i 1-x S b x )0.4- (Mg 2Sn)0.6(0.0125≤x ≤0.0625)样品的电阻率均低于(Mg 2Si)0.4-(Mg 2Sn)0.6样品的电阻率. 这是因为对于非本征半导体, 其电阻率可以表示为ρ=1/σ=1/(pq μ)[8], 式中P 为载流子浓度, q 为载流子电量, μ为载流子迁移率. (Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6 (0≤x ≤0.0625)室温电输运性能参数在表3中给出, 掺杂Sb 使样品的载流子浓度迅速增大, 当x =0.05时达到最高值, 当x =0.0625时载流子浓度下降. 这是由于在合金中Sb 原子比Si 原子最外层多一个电子, 所以掺杂适量的Sb 后, 样品的载流子浓度提高, 而当Sb 掺杂量继续增大时, 在样品内部有可能会反应生成Mg 3Sb 2, 其电传输特性呈现为p 型传导[9], 而(Mg 2Si 1-x Sb x )0.4- (Mg 2Sn)0.6固溶体合金的电输运特性呈n 型传导, 所以掺杂过量Sb 导致固溶体合金的载流子浓度降低. 因此, Sb 的掺杂虽然提高了晶格对载流子的散射图 2 (Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6(0≤x ≤0.0625)合金电阻率随温度的变化Fig. 2 Temperature dependence of electrical resistivity for (Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6 (0≤x ≤0.0625) alloys表3 室温下(Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6 (0≤x ≤0.0625)的电输运性能Table 3 Electrical properties for (Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6(0≤x ≤0.0625) alloys at room temperatureSb con-tent: xHall coefficient R H /(cm 3·C -1) centration /cm 3 Mobility /(cm 2·V -1·s -1)0 −4.03×10 −5×10 45.3 0.0125−4.46×10-4 −7.010×1018 19.2 0.0250−9.83×10-5 −4.310×1019 16.0 0.0500−7.41×10-6 −5.932×1020 14.8 0.0625−1.14×10-4−2.849×101971.8作用, 使载流子迁移率下降, 但由于样品内载流子浓度大幅提高, 从而使电阻率显著下降. 从图中还可以看出, 当Sb 含量为0≤x ≤0.025时, 样品的电阻率随温度的升高而降低, 表现为半导体输运特性; 当Sb 含量为0.025<x ≤0.0625时, 样品的电阻率随温度的升高而升高, 表现为金属输运特性.图3给出了(Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6固溶体合金的Seebeck 系数α与温度T 及Sb 含量x 的关系曲线, 从图中可以看出, 烧结样品的Seebeck 系数在测试温度范围内均为负值, 表明(Mg 2Si 1-x Sb x )0.4- (Mg 2Sn)0.6固溶体合金呈n 型传导. 从图3还可以看出, 随着Sb 掺杂量的增加, 样品Seebeck 系数的绝对值先减小后增大, 这与载流子浓度(表3)变化相吻合. 由于半导体材料的Seebeck 系数由载流子浓度和散射因子共同决定, 即α≈γ−ln n c [11], 其中γ为散射因子, n c 为载流子浓度, 掺杂Sb 元素虽然提高了样品的载流子浓度, 同时也引入晶格畸变, 使得晶体缺陷、离化杂质和离子散射等增大, 因此掺杂Sb 增图3 (Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6(0≤x ≤0.0625)合金Seebeck 系数随温度的变化Fig. 3 Temperature dependence of the Seebeck coefficient for (Mg 2Si 1-x Sb x )0.4-(Mg 2Sn)0.6 (0≤x ≤0.0625) alloys第8期韩志明, 等: (Mg2Si0.4-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6固溶体合金的制备及热电输运特性 825大了散射因子γ, 又有利于提高Seebeck系数. 掺杂Sb样品的Seebeck系数绝对值的极值均向高温端偏移, 因此掺杂Sb有利于(Mg2Si1-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6固溶体合金中温区Seebeck系数绝对值的提高.为了讨论Sb掺杂量对声子散射及晶格热导率的影响, 采用Wiedemann-Fanz定律, 即κe＝LσT(L 为洛沦兹常数, σ为电导率, T为绝对温度)估算了样品的载流子热导率, 式中洛沦兹常数L根据文献[12]取2×10-8 V2/K2. (Mg2Si1-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6固溶体合金样品的晶格热导率κL利用实测的热导率κ减去载流子热导率κe得到. 图4和图5分别给出了样品的热导率及晶格热导率与Sb掺杂量及温度的关系. 从图4中可以看出, 当Sb掺杂量0<x≤0.025时, 掺杂Sb样品的热导率明显低于未掺杂样品的热导率; 当Sb掺杂量0.025<x≤0.0625时, 掺杂样品的热导率高于未掺杂样品的热导率. 从图5中可以看出, 除了Sb掺杂量x=0.0625样品, 其余各样品的晶格热导率均低于未掺杂样品的. 如在375~800 K温度范围内, 未掺杂样品的热导率κ在1.91~2.56 W/(m·K)之间变化, 晶格热导率κL在1.89~2.36 W/(m·K)之间变化, 载流子热导率κe在0.01~0.20 W/(m·K)之间变化; Sb掺杂量x=0.05热导率在2.34~2.61 W/(m·K)之间变化, 而其晶格热导率κL在0.84~1.07 W/(m·K)之间变化, 载流子热导率κe在1.49~1.63 W/(m·K)之间变化. 这是由于Sb的掺杂, 既提高载流子浓度, 也提高载流子热导率κe; 又引入晶格畸变, 增强了对声子的散射作用, 从而降低了晶格热导率.由上述热电性能实测数据,根据公式ZT=(α2/ρκ)T计算得到(Mg2Si1-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6合金的无量纲热电优值Z T.如图6所示, (Mg2Si1-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6系列合金中掺杂Sb样品图 4 (Mg2Si1-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6(0≤x≤0.0625)合金热导率随温度的变化Fig. 4 Temperature dependence of thermal conductivity for (Mg2Si1-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6 (0≤x≤0.0625) alloys 图 5 (Mg2Si1-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6(0≤x≤0.0625)合金晶格热导率随温度的变化Fig. 5 Temperature dependence of lattice thermal conductiv-ity for (Mg2Si1-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6(0≤x≤0.0625) alloys图6 (Mg2Si1-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6(0≤x≤0.0625)合金ZT值随温度的变化Fig. 6 Temperature dependence of the figure of merit ZT for (Mg2Si1-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6(0≤x≤0.0625) alloys的ZT值均明显高于未掺杂样品的ZT值; 当Sb掺杂量x=0.0500时, (Mg2Si0.95Sb0.05)0.4-(Mg2Sn)0.6具有最大的ZT值, 并在773K附近取得最大值约为1.22.3结论采用熔炼结合SPS技术成功制备了(Mg2Si1-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6 (0≤x≤0.0625)系列固溶体合金, 系统研究了Sb掺杂对固溶体合金热电输运特性的影响. 实验结果表明: (Mg2Si1-x Sb x)0.4- (Mg2Sn)0.6 (0≤x≤0.0625)系列合金呈n型电输运特性. 热电性能与掺杂元素Sb的含量密切相关, 当Sb 掺杂量x≤0.025时, 样品的电输运呈现出半导体特性; 当Sb掺杂量x>0.025时, 样品电输运呈现金属826 无机材料学报第27卷特性; Seebeck系数的绝对值随着Sb掺杂量的增加先减小后增大, 且Sb的掺杂可以显著降低样品的晶格热导率. 在(Mg2Si1-x Sb x)0.4-(Mg2Sn)0.6系列合金中, 当Sb掺杂量x=0.05时, (Mg2Si0.95Sb0.05)0.4- (Mg2Sn)0.6具有最大的ZT值, 并在773K附近取得最大值约为1.22.参考文献:[1] Fedorov M I, Zaitsev V K, Isachenko G N. 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纳米晶Mg2Si块体的制备及力学性能
等 ）１。同时 ， ｚ ｉ ＿ ｌ 一 ＭｇＳ 为窄 带隙 半导 体 ， 有高 热 电势率 和低热 具
导率， 是一种很有前途 的中温热 电材 料 。但 与其它金 属间化 合
物一样 ， 常规 Ｍ＆Ｓ 存在着严重 的脆性问题 ， 室温 ～４ ０ ｉ 在 ５ ℃的延
展 率 几 乎 为 零 ， 以对 其 进 行 加 工 和 应 用 。而 微 结 构 的 纳 米 化 难
Ｏ 引 言
随 着 航 空 航 天技 术 及 汽 车 工业 的 发 展 ， 于具 有 低 密度 、 对 高
于 １５ Ｐ 压力下热压 １ 。应用 Ｘ射线衍 射（ Ｒ 、 ．Ｇ ａ ｈ Ｘ Ｄ） Ｘ射线 能 谱 （ ＤＳ 、 发射扫描 电镜 （ ＥＳ Ｍ） Ｅ ）场 Ｆ －Ｅ 及宏观密度测定对两组块 体样 品的微 观结构进行 表征 ， 并用 压痕法 测量块体 的维 氏硬度
Ａ ｂ ｔａｃ ｓｒ ｔ
Ｂｕｋ ｎ ｎ ｃ ｙ ｔ ｌｎ ｇ ｉｎＭ ｇ ｉ ｓｓｎｔｅ ｉｅ ｙ ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｃｉａｅ ｏｉ－ｔｔ ｅ ｃｉｎ ｌ ａ ｏ ｒ ｓａｌ ｅＭ ２ （ － ２ ）ｉ ｙ ｈ ｓｚ ｄ ｂ ｃ ａ ｉａｌ ａ ｔ ｔｄｓ ｌ ｓａｅｒａ ｔｏ ｉ Ｓ Ｓ ｙ ｖ ｄ
２ 结 果 及 讨 论
２１ 块体微 结构 的 表征 ．
图 １ 为组 １的块 体 样 品在 不 同温 度 进 行 退 火 处 理 后 的 Ｘ 图谱 。由图可见， 了 ６ ０ Ｉ 除 ２ ℃热处理的样品外 ， 它所有样 其 品中都有 Ｓ 相残 留。这 是 由于虽然在 球磨 时 Ｍｇ粉 和 ｓ 粉 的 ｉ ｉ 配 比为化学计量 比， 是在制 备过程 中有一 部分 Ｍｇ会 不可避 但
Ｍ Ｐａ・ｍ ｗｈ ｃ ｃ ｉ ｈ ｒｔ ａ ｈ ｔｏ ｏ ｖ ｎ ｉ ｎ ｌ ｇ ｉ ｉｈ ｉ ｍｕ ｈ ｈ ｇ ｅ ｈ ｎ ｔ ａ ｆｃ ｎ ｅ ｔ ａ ２ ． ｓ ｏ Ｍ Ｓ
_金属功能材料_2009年第16卷总目次
《金属功能材料》2009年第16卷总目次・试验研究・快淬态纳米晶Fe 2Cu 2Ta 2Si 2B 软磁金属薄带的制备胡季帆,等(1-1)…………………………………………机械合金化法制备Ni -Zr 非晶软磁合金粉末的研究张 静,等(1-4)………………………………………电磁屏蔽涂料用非晶粉末偶联处理研究冯 猛,等(1-9)………………………………………………………基于选区激光烧结(SL S )技术成形多孔金属材料的工艺研究牛爱军,等(1-13)……………………………大型钛滤板的生产工艺研究南海娟,等(1-17)…………………………………………………………………机械高能球磨法制备表面多孔金属铝练绵炎,等(1-20)………………………………………………………Ni 415+x Mn 4115-x Sn 1311(x =0,115,310)合金的结构和磁熵变研究王大伟,等(2-1)……………………………Gd 、Y 含量对烧结钕铁硼永磁体磁性能的影响王发立,等(2-5)………………………………………………放电等离子烧结技术制备La 017Mg 013Ni 215Co x 贮氢合金性能研究曾彩霞,等(2-10)………………………低温熔盐电化学制备CoNi Fe 磁性合金膜刘文峰,等(2-14)…………………………………………………电化学沉积法制备Co Pt 纳米线/纳米管李东栋,等(2-17)……………………………………………………Al 2O 3弥散强化铜基复合材料的制备及性能研究王东里,等(2-21)…………………………………………自生复合Cu 2Cr 合金的制备方法研究刘志平,等(2-26)………………………………………………………Ni -P 镀层磷含量对Ni 2P/TiO 2复合膜耐蚀性能的影响林万舟,等(2-29)…………………………………稀土镧对Sn 315Ag 015Cu 钎料组织性能的影响吴 敏(2-34)…………………………………………………超声在电沉积锡基碳纳米管复合材料中应用李昌明,等(2-37)………………………………………………第一性原理方法研究Cr Te 电子结构性质程唤龄,等(2-41)…………………………………………………Fe 2Cr 2Co 永磁合金的激光辐照效应研究纪楗煜,等(3-1)……………………………………………………Nd 60Fe 30M 10(M =Al ,Si ,Ga )系非晶永磁的性能与组织结构汪 洁,等(3-5)………………………………Fe 85-x Nb 618B 717Cu x (x =0,1,3)快淬态纳米晶薄带的制备与磁性张中利,等(3-9)…………………………p H 值对电沉积FeNi/Cu 复合丝巨磁阻抗性能的影响雍树军,等(3-12)……………………………………利用磁力显微镜观察铁镍合金丝的磁畴结构夏 天,等(3-16)………………………………………………Bi 2O 32MoO 3复合掺杂对高磁导率MnZn 铁氧体磁特性的影响迟煜頔,等(3-21)…………………………矿用碳钢罐道表面超声速喷涂不锈钢涂层研究沈承金,等(3-25)……………………………………………SrAl 2O 4∶Eu 2+,Dy 3+材料发光性能的影响因素的研究邱 冬,等(3-31)……………………………………不同工艺烧结钕铁硼磁体的脆性分析惠英林,等(4-1)…………………………………………………………Fe 88Zr 7B 4Co 1软磁纳米晶薄带的巨磁阻抗效应黎 伦,等(4-4)………………………………………………低硅无取向电工钢退火过程中晶粒组织变化对磁性的影响王峰涛,等(4-8)…………………………………三层电磁屏蔽复合材料结构设计蔡迎波,等(4-13)……………………………………………………………Fe 2B/Fe 3O 4纳米复合粒子的吸波性能研究李 婷,等(4-16)…………………………………………………结构弛豫对Cu 5811Zr 3519Al 6块状非晶合金弹性性能的影响李 萍,等(4-20)………………………………碳包覆坡莫合金纳米粒子磁流体制备及表征李 儒,等(4-23)………………………………………………钢包底吹氩对电热合金Cr 20Ni 35非金属夹杂物的影响王传玉,等(4-26)……………………………………共晶反应定向凝固工艺制备多孔材料气孔形成和长大机理陈文革,等(4-30)………………………………泡沫镍的宏观拉伸断裂行为刘培生,等(4-33)…………………………………………………………………NdDyFeAlCuB 合金的显微结构和磁性能的研究秦春段,等(5-1)……………………………………………陀螺电机用钐钴永磁合金稳定性研究李泽江,等(5-4) (Ⅰ)第6期 《金属功能材料》2009年第16卷总目次贮氢合金La 0165Mg 0135Ni x (x =310～315)高温电化学性能的研究春 林,等(5-8)…………………………非晶态合金填充氯化聚乙烯的电磁屏蔽性能研究曾 敏,等(5-12)…………………………………………应变率和应变历史对β-α双相铜基形状记忆合金力学行为的影响王国平,等(5-16)………………………电场激活合成Mg 2Si 的热电性能研究李柏松,等(5-19)………………………………………………………热处理对双液双金属复合铸造颚板齿尖材质的影响荣守范,等(5-22)………………………………………硅油基镝铁氧体磁流体研制及表征吴凤义,等(5-27)…………………………………………………………Cu 2018Cr 2012Zr 合金固溶时效后的组织与性能研究姜 伟,等(5-31)………………………………………Sr 4Al 14O 25∶Eu 2+,Dy 3+材料的制备及发光性能影响因素研究鲁道荣,等(5-35)……………………………FeSiBC 非晶纳米晶合金材料的腐蚀行为研究陈智慧,等(6-1)………………………………………………热机械循环训练对Fe 215Mn 24Si 28Cr 24Ni 形状记忆合金耐腐蚀性能和低温应力松弛的影响 杨 军,等(6-5)…………………………………………………………………………………………………磁性液体的等离子体制备及表面张力系数研究李艳琴,等(6-8)………………………………………………高强阻尼铝合金轧制板材的组织与性能李 伟,等(6-11)……………………………………………………热电池用导电镍带的高温硫化行为研究王 辉,等(6-15)……………………………………………………铜铅轴承材料减摩耐磨性能及其温度的影响尹延国,等(6-20)………………………………………………Zn 、Si 共掺杂纳米TiO 2的制备及其光催化性能康 华,等(6-25)……………………………………………氧化锆基固体电解质价电子结构研究石 敏,等(6-30)………………………………………………………尖晶石LiMn 2O 4材料的高温固相合成及性能表征蒙冕武,等(6-35)…………………………………………・综合述评・HDDR 各向异性NdFeB 研究进展罗 阳,等(1-24)…………………………………………………………3∶29富铁金属间磁性化合物的研究现状和趋势徐志斌,等(1-29)…………………………………………非晶、纳米晶软磁材料退火工艺研究进展周 磊,等(1-32)……………………………………………………Cu 基非晶合金的最新研究进展司 颐,等(1-37)………………………………………………………………EBSD 技术及其在取向硅钢研究中的作用孙 颖,等(1-41)…………………………………………………稀土RE 2Pt 材料的应用与研究进展徐成福,等(1-45)…………………………………………………………多主元高熵合金的研究进展郭卫凡,等(1-49)…………………………………………………………………锂离子电池正极材料LiNi 1/3Co 1/3Mn 1/3O 2的研究进展陈小丽,等(1-54)……………………………………电子封装SiCp/Al 复合材料导热性能研究与进展余志华,等(1-59)…………………………………………La 2Mg 2Ni 系贮氢合金的研究进展王利伟,等(2-46)……………………………………………………………高能球磨中纳米亚稳相的合成戴乐阳,等(2-51)………………………………………………………………锡基无铅电子焊料的研究进展与发展趋势闵文锦,等(2-55)…………………………………………………低膨胀钨酸锆(ZrW 2O 8)复合材料的研究现状王 鑫,等(2-60)………………………………………………快淬工艺制备钕铁硼纳米复合稀土永磁材料井浩宇,等(3-35)………………………………………………LiAl H 4作为储氢合金的研究现状郑雪萍,等(3-39)……………………………………………………………AB 5型稀土贮氢合金负极材料研究进展及发展趋势许 进,等(3-43)………………………………………大块非晶合金的研究历程郭金柱,等(3-49)……………………………………………………………………Mo 2Si 2B 合金的制备及性能研究现状刘应超,等(3-56)………………………………………………………泡沫钛材料国内外研究现状及展望白珍辉,等(3-62)…………………………………………………………双连通结构铝基复合材料及其应用雷 杰,等(3-67)…………………………………………………………26502T8铝合金材料耐热性能的研究进展王国军,等(3-73)…………………………………………………Ni 2Mn 2Ga 铁磁性形状记忆合金的最新研究进展边 疆,等(4-38)…………………………………………高纯铁制备技术综述孙 辉,等(4-42)…………………………………………………………………………18Ni 马氏体时效钢强化方法概述陈建刚,等(4-46)……………………………………………………………Ⅱ金属功能材料 2009年高性能高硅铝基合金研究展望安建军,等(4-50)………………………………………………………………(Ba ,Sr )TiO 3薄膜制备技术新进展单志强,等(4-53)…………………………………………………………Cu 215Ni 28Sn 合金的开发与应用现状祁红璋,等(4-57)………………………………………………………镁合金作为生物医用植入材料的研究进展余 琨,等(4-61)…………………………………………………镁基储氢合金的最新研究进展章燕青,等(5-38)………………………………………………………………储氢合金电化学性能影响因素的研究进展丰洪微,等(5-42)…………………………………………………铜铟镓硒薄膜太阳能电池的研究进展及发展前景马光耀,等(5-46)…………………………………………质子交换膜燃料电池双极板的研究现状与展望杨丽军,等(5-50)……………………………………………高磁感取向硅钢(Hi 2B )中Al 抑制剂的固溶析出行为李建军,等(5-55)……………………………………日本改善Hi 2B 硅钢性能的新举措卢凤喜,等(5-59)…………………………………………………………铝基非晶态合金研究进展尹志其,等(6-40)……………………………………………………………………FeCuNbSiB 系列纳米晶软磁合金应力敏感性的研究概况张宁娜,等(6-45)…………………………………层状LiMnO 2正极材料的新型碳热还原制备与性能表征李学良,等(6-50)…………………………………表面纳米化处理对铝、镁合金性能的影响郭卫凡(6-55)………………………………………………………金属细化方法的研究现状高晓龙,等(6-60)..............................................................................W 2WC 混杂增强铜基块状非晶复合材料的研究进展寇生中,等(6-66).............................................Al H 3张 斌,等(6-71) (Ⅲ)第6期 《金属功能材料》2009年第16卷总目次。
热电材料中自旋轨道耦合效应对电输运的影响
热电材料中自旋轨道耦合效应对电输运的影响吴立华;杨炯;李鑫;骆军;张文清【摘要】自旋量子效应对材料电输运性质的影响,是一个物理和材料领域的基础问题.热电材料能够实现电能和热能相互转换,其往往合有重元素,自旋轨道耦合效应对电性能的影响不容忽视.自旋轨道耦合造成的Zeeman型能带劈裂效应降低能带带边的简并度和能态密度,对热电材料的输运性质不利;而自旋熵和Rashba型自旋劈裂效应对热电性质有益,其中的Rashba自旋劈裂效应能够产生新奇的低维化电输运.拓扑绝缘体中非平庸电子结构对电输运调控提供新的方向.【期刊名称】《自然杂志》【年(卷),期】2016(038)005【总页数】7页(P320-326)【关键词】热电材料;自旋轨道耦合;电子能带;电输运【作者】吴立华;杨炯;李鑫;骆军;张文清【作者单位】上海大学材料基因组工程研究院,上海200444;上海大学材料基因组工程研究院,上海200444;上海大学材料基因组工程研究院,上海200444;上海大学材料基因组工程研究院,上海200444;上海大学材料基因组工程研究院,上海200444【正文语种】中文半导体热电材料利用塞贝克效应和帕尔贴效应实现温差发电或电制冷，被应用在空间用特种电源、汽车尾气废热或工业余热发电、电子器件制冷等领域。
相比于其他能量转换技术，热电材料构成的器件具有无污染、可靠性高、无需运动组件和无需光源等优势，但其能量转换效率仍旧较低。
提高材料的热电性能，是优化热电器件能量转换效率的第一步。
高性能热电材料应具有高的塞贝克系数(同等温差下高的电动势)、低的电阻率和热导率，而这些物理参数本身相互关联，协同优化这些物性是热电材料研究的核心。
本质上，优化热电性能就是同时调控电子和声子的输运性质。
近年来，填充方钴矿等“电子晶体-声子玻璃”体系[1-2]、相变体系[3-4]、半晶态体系[5-6]和铅硫族纳米材料[7-9]等呈现出优异的热电性能。
热电材料的带边电子结构对其电输运起决定作用[10]。
陶瓷／Mg2Si纳米复合材料制备及力学性能研究
陶瓷／Mg2Si纳米复合材料制备及力学性能研究王墨林;王莉【摘要】以纳米陶瓷颗粒Si3N、AlN和常规Mg、Si粉为原料，采用机械合金化和真空热压相结合的方法制备Si3N/Mg2Si和AlN/Mg2Si纳米复合材料，并对样品的微结构和力学性能进行了表征。
结果表明：随着纳米陶瓷颗粒体积分数由0％增加到20％，金属间化合物M g2Si的硬度得到了很大的提高，Si3N/M g2Si纳米复合材料的断裂韧性由0．59 MPa· m -1/2增加到1．38 MPa· m-1/2，而AlN/Mg2Si的断裂韧性却基本不随AIN的含量增加而改变。
%Bulkceramic/Mg2Si nanocomposites are prepared by mechanical alloying and hot-pressing in vacuum , and the microstructures and the mechanical properties are analyzed .The results indicate that the hardness of Mg2Si nanocomposites is improved by the addition of ceramic nanoparticles ,and the fracture toughness of Si3N/Mg2Si nanocomposites increases from0 .59MPa · m-1/2 to 1 .38MPa · m-1/2 with the increase of the Si3N content from 0(vol .)% to 20(vol .)% ,while that of the AlN/Mg2Si nanocomposites changes little .【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2013(000)010【总页数】5页(P47-50,54)【关键词】纳米复合材料;Mg2Si;陶瓷颗粒;机械合金化【作者】王墨林;王莉【作者单位】合肥工业大学电子科学与应用物理学院，安徽合肥 230009;合肥工业大学电子科学与应用物理学院，安徽合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】TB33金属间化合物的长程有序超点阵结构，使其具有许多特殊的物理化学和力学性能，比如比重小、熔点高、硬度高等。
中国科学院上海硅酸盐研究所
CIGS
Mo 0.5-1 Glaµsms, Metal Foil, Plastics
实验室层面上的CIGS在主流薄膜太阳电池中效率最高！
2、铜铟镓硒太阳能电池（CIGS )
…关键问题是CIGS的低成本制造…
Chemistry World
First sales for 'world's cheapest solar
➢ 实现了甲烷、酒精燃料中的小功率放 电
➢ 国内首家实现大功率平板型中温 SOFC发电
➢ 2kW级中温SOFC已经通过了科技部 的验收，是目前我国研制的最大供率 的SOFC
➢ 大面积阳极支撑复合膜实现小批量生 产，进一步缩短了我国与世界水平的 差距
国家“十五”863重点支持项目 “十一五”863目标导向性立项支持
1、染料敏化太阳能电池
研究进展
利用我所研制的纳米晶二氧化钛溶胶，成功开发出可丝网印刷的纳米 晶二氧化钛Paste，其成本只有商业化产品的1/15
TiO2 Sol
TiO2 Paste
公司 Dyesol (澳大利亚) Solaronix (瑞士)
自制
Price: RMB /1kg ￥52,650 ￥ 81,795 ￥3,521
3、CIGS薄膜的低成本、规模化制备是目前国际上的竞争焦点！
2、铜铟镓硒太阳能电池（CIGS )
研究进展
发明了液相法制备CIGS新技术：计量比可 控、退火温度低、工艺简单、低成本、易 规模化。
柔性太阳电池开路电压565mV，短路电流 31.92mA/cm2，能量转换效率达 11.59 ％
Cu+ In3+ Ga3+ Sen2-
cells'
‘Efficient CIGS solar cells have
钛掺杂氧化镁薄膜二次电子发射倍增特性研究
钛掺杂氧化镁薄膜二次电子发射倍增特性研究崔乃元，王思展，王志浩，刘宇明，李 蔓，王 璐（北京卫星环境工程研究所，北京 100094）摘要：氧化镁具有较高的二次电子发射系数，适合作为制备多级放大装置的二次电子发射材料。
文章采用磁控溅射法制备高质量氧化镁薄膜和钛掺杂氧化镁薄膜，并对薄膜进行形貌表征，研究其二次电子发射倍增特性，包括氧化镁薄膜电子倍增器的增益特性以及增益衰减情况。
结果表明：高压源电压和电流的增大均可提高电子倍增器的电流增益倍数；掺杂Ti 不仅能提高电子倍增器的增益效能，且相比纯氧化镁薄膜，钛掺杂氧化镁薄膜的增益衰减明显放缓，能够将倍增器的寿命延长2倍以上。
关键词：氧化镁薄膜；钛掺杂；磁控溅射；二次电子发射；电子倍增特性 中图分类号：TB34文献标志码：A 文章编号：1673-1379(2021)06-0687-06DOI: 10.12126/see.2021.06.012The secondary electron emission multiplication characteristics oftitanium-doped magnesium oxide thin filmsCUI Naiyuan, WANG Sizhan, WANG Zhihao, LIU Yuming, LI Man, WANG Lu(Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering, Beijing 100094, China)Abstract: The magnesium oxide, due to its high secondary electron emission coefficient, is suitable as asecondary electron emission material for the preparation of multi-stage amplification devices. In this paper, the high-quality magnesium oxide films and the titanium-doped magnesium oxide films are prepared by the magnetron sputtering, and the morphology of the films is characterized. In addition, the secondary electron emission multiplication characteristics of the films used in the MgO film electron multiplier are studied. The gain characteristics and the gain reduction of the electron multiplier are also analyzed. It is shown that the increase of the voltage or the current of the high voltage source can both increase the current gain multiple of the electron multiplier; the titanium doping, for example, the Ti-doped MgO film in comparison with the pure MgO film, can not only increase the gain of the electron multiplier, but also extend the working life of the multiplier more than two times.Keywords: magnesium oxide thin films; titanium doping; magnetron sputtering; secondary electron emission; electron multiplication characteristics收稿日期：2021-06-29；修回日期：2021-12-14基金项目：国家自然科学基金项目（编号：1187021136）引用格式：崔乃元, 王思展, 王志浩, 等. 钛掺杂氧化镁薄膜二次电子发射倍增特性研究[J]. 航天器环境工程, 2021, 38(6):687-692CUI N Y, WANG S Z, WANG Z H, et al. The secondary electron emission multiplication characteristics of titanium-doped magnesium oxide thin films[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2021, 38(6): 687-692第 38 卷第 6 期航 天 器 环 境 工 程Vol. 38, No. 62021 年 12 月SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING 687E-mail: ***************Tel: (010)68116407, 68116408, 68116544. All Rights Reserved.0 引言原子频率标准（以下简称频标）技术被广泛应用于守时和授时服务，常见的原子频标有铷原子频标、铯原子频标和氢原子频标等。
Mg-Si基热电材料的能带计算和电输运性质
Mg-Si基热电材料的能带计算和电输运性质摘要热电材料是一种将热能和电能进行转换的功能材料，在国民生产中具有很重大的意义。
本文详细阐述了热电材料发展的历史，理论基础和实际应用。
镁化硅是一种重要的半导体热电材料，其具有反萤石结构，更重要的是它具有较大的塞贝克系数，低电阻率，低热导率，因此被认为是一种优良的热电材料。
本文从镁化硅的能带和态密度出发，考查掺杂Al情况下，利用MS软件，探究镁化硅材料性能的变化。
同时从理论出发，运用波尔兹曼输运理论和RBA方法，计算在不同掺杂浓度下，对费米能级，塞贝克系数的影响。
最后结合实验热导参数，估算了700K时最高热电优值ZT可以达到0.93。
关键词：热电材料；Mg2Si；Al掺杂，热电输运性质AbstractThermoelectric material is a functional material which can convert heat to electricity, it is insignificant to our life. This paper makes a detail elaboration about the history of thermoelectric material,theoretical basis and practical applications.Magnesium silicide (Mg2Si) is a particular semiconducting thermoelectric material which has an antifluorite structure (space group Fm3m) and has been proposed to be good candidates for high-performance thermoelectric materials, because of their superior features such as its large Seebeck coefficient, low electrical resistivity, and low thermal conductivity. The paper starts from the band structure and density of states and then examines the case of doping Al byMS software , at last we will find the changes in materials performances.At the same time，we calculate the value about the influences of the Fermi level, the Seebeck coefficient at different doping concentration by Boltzmann transport theory and RBA from theory.Finally ,by connecting to experimental thermal conductivity parameter, we estimate that maximum thermoelectric figure of merit ZT can reach 0.93 at 700K.Key words：Thermoelectric material；Mg2Si；doping Al;Thermoelectric transport properties1绪论 (1)1.1热电材料研究的艰难历程 (1)1.2热电效应的理论基础 (3)1.2.1 Seebeck效应 (3)1.2.2 Peltier效应 (4)1.2.3 Thomson效应 (5)1.3热电材料研究的意义[6] (5)1.4热电效应的应用 (6)2热电材料的研究现状 (7)2.1热电材料的种类及其进展 (7)2.2提高热电优值的方法 (13)3热电性能的测试方法及其原理 (16)3.1 Seebeck系数及其测量 (16)3.2电导率及其测量 (18)3.3热导率及其测量 (18)4 Mg-Si基热电材料研究进展 (20)4.1 Mg2Si的基本性能 (20)4.2 Mg2Si基热电材料的制备方法 (21)4.2.1溶体生长法 (21)4.2.2固相烧结法 (21)4.2.3机械合金化 (22)4.2.4放电等离子烧结法 (22)4.2.5电场激活压力辅助合成法 (22)5实验部分 (24)5.1理论模型与计算方法 (24)5.2计算结果和讨论 (25)5.3 Al含量对性能的影响 (27)6总结 (32)致谢 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。
聚（3,4-亚乙基二氧噻吩）
表面技术第52卷第12期聚（3,4-亚乙基二氧噻吩）/聚（苯乙烯磺酸盐）高导电柔性薄膜制备及掺杂效应研究吴法霖1,2，张天才2，王永凤2，邓贤明2，唐继海2，林牧春2，孙宽1*，张林3，倪士文4，吴欣睿2（1.重庆大学 低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044；2.西南技术工程研究所，重庆 400039；3.上海交通大学 材料科学与工程学院，上海 200240；4.重庆建设雅马哈摩托车有限公司，重庆 400052）摘要：目的针对聚（3,4-亚乙基二氧噻吩）/聚（苯乙烯磺酸盐）（PEDOT:PSS）薄膜的电导率低的问题，采用二次掺杂方法，提高薄膜电导率和品质因数（FoM），为制备可打印导电薄膜以及柔性光电器件表面导电层提供技术支撑。
方法采用多种无机酸分别与PEDOT:PSS溶液共混的掺杂方法，通过旋涂法在基底上制备透明导电薄膜。
利用四点探针法、分光光度计测试系统，对掺杂处理后薄膜的方块电阻、透光率、导电率和品质因数进行测试及分析。
利用原子力显微镜（AFM）、X射线光电子能谱（XPS）和霍尔效应测试系统，对薄膜内部结构进行有理分析，总结提升薄膜电导率的原因。
结果无机酸对薄膜电导率具有提升作用，通过硫酸的掺杂作用后，电导率可以由0.9 S/cm提高到2 216 S/cm，FoM从0.03提高到33；通过焦磷酸掺杂处理后的薄膜，电导率可以提高到1 623 S/cm，FoM提高到40。
结论掺杂试剂的沸点、解离常数、退火温度以及共混液的黏度都会影响薄膜的光电性能。
解离常数越低，更容易解离出氢离子的掺杂试剂，能够与PSS结合形成PSSH，促进PEDOT和PSS分离。
沸点低和解离常数小的无机酸掺杂试剂，能够有效提高薄膜的电导率，并能够获得高品质因数的薄膜。
PEDOT:PSS通过无机酸改性处理后，减小了PEDOT 和PSS之间作用力的同时，提高了薄膜内部PEDOT的相对含量，使PEDOT链变得线性，促进载流子传输，从而使薄膜的电导率提高。
锂掺杂对P型Mg2Si0.6Sn0.4热电性能的影响
料越来越 受到人们的关注ｎ。热 电材料 具有 热 、电直接 ｌ
电导率和 Ｓ ｅ ｅｋ ｅｂｃ 系数采用 自制计算机控制仪器 同
时测 量 ， 温度 范 围从室温 到８ ０ ０ Ｋ。其 中测 量 Ｓ ｅｅ ｋ ｅｂ ｃ 系 数时通 过辅助 加热器在试样两 端产 生 ２ ５ 温差 ， 电 － Ｋ
最小值并 随后开始随温度 升高而升 高。 这主 要是因为声
子 玻璃． 电子 晶体 ”模型 ，一种好 的热 电材料应 具有接 近 晶体 的 电导率 和类似 玻璃的热 导率 【。 ２ ｌ 已有研 究表 明，具有 反萤 石结构 ，空间群 为 Ｆ ｍ ｍ３ 的 ＭｇＸ Ｘ＝Ｓ， ｅ Ｓ ） ２（ ｉ Ｇ ， ｎ系列 金属 间化合 物在 中温 区间
摘
要 ： 采 用感应熔 炼和真 空热压 法制备 了掺 Ｌ ｉ的
和热 电性能进行 了研究 。
Ｍ ｇ． ２ 工 ｉ Ｓ ｏ ＝Ｏ ． ，００ ， ０１ ，０３ ｏ ｎ． ． ４ ６ ，００ ３ ． ７ ． ５ ． ）热 电 材
料 ． 电导率 、Ｓ ｅｅ ｋ 系数 及 热导 率 的 测量表 明 ，Ｌ ｅｂ ｃ ｉ
自 １２ ８ １年德 国科学家 发现 热 电效应 以来 ，各 国科 学工 作 者都对热 电材料投入 了大量工作【。但是 ，相 比传统 ｌ ｌ
制冷 、热发 电系统 ，热 电器 件的热 电转 换效率还较低 。 热 电器件 的性 能由热 电优 值 Ｚ ＝￣ｇｒ 衡量 ，其 中 ｃ Ｔ ｌＴ 【
维普资讯
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２０ 年增刊 （ ） ０７ ３ 卷 ８
锂 掺杂对 Ｐ型 ＭｇＳ０Ｓ ０ 热 电性 能 的影响 ２ｉ６ｎ． ． ４
热电材料与器件考核试卷
16.热电发电器件的设计中，以下哪些考虑是合理的？（）
A.减少热电臂的热传导
B.增加热电臂的电导率
C.优化热电材料的组合
D.减小热电偶连接处的接触电阻
17.以下哪些技术可以用于改善热电材料的热电性能？（）
A.纳米技术
B.材料复合
C.晶体生长控制
D.热处理
18.热电材料在应用过程中，以下哪些因素可能导致性能下降？（）
D.材料的密度
3.热电发电器件的效率受到以下哪些因素的限制？（）
A.热电材料的热电势
B.热源温度
C.冷却系统的效率
D.环境温度
4.以下哪些方法可以用来提高热电材料的电导率？（）
A.提高材料纯度
B.掺杂
C.增加晶粒尺寸
D.降低晶格缺陷
5.以下哪些因素会影响热电器件的热循环性能？（）
A.材料的化学稳定性
A.利用环境温差发电
B.利用燃料燃烧发电
C.利用风力发电
D.利用太阳能发电
10.提高热电材料热电转换效率的主要途径不包括：（）
A.提高材料的热电势
B.降低材料的热导率
C.提高材料的电导率
D.增大材料的密度
11.以下哪种因素对热电器件的热电转换效率影响最大？（")
A.材料的热电势
B.材料的电导率
C.材料的热导率
D.环境温度
12.以下哪种材料体系适用于中高温热电发电？（")
A. Bi2Te3基热电材料
B. PbTe基热电材料
C. SiGe基热电材料
D. AlN基热电材料
13.关于热电器件的稳定性，以下说法正确的是：（）
A.热电器件的稳定性与材料的热导率无关
Si添加物对Li掺杂的Mg2( Ge,Sn)热电性能的影响
Si添加物对Li掺杂的Mg2( Ge,Sn)热电性能的影响张勤勇;袁国才;王俊臣;毛俊西;雷晓波【期刊名称】《西华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(037)005【摘要】Mg2(Ge,Sn)固溶体是一种环境友好型的中温(500~800 K)热电材料.目前n型Mg2(Ge,Sn)热电材料的ZT值已经高达1.4,但p型Mg2(Ge,Sn)的ZT值仅为0.5.本文在p型Mg1.92Li0.08Ge0.4Sn0.6中添加了少量Si元素以在材料中形成富Si相,利用其与基体的界面过滤低能载流子、降低热导率.采用两步固相反应、球磨和热压的方法制备Mg1.92Li0.08Ge0.4Sn0.6－xSix(x=0,0.025,0.05,0.075,0.1) 样品,通过测试样品的热电输运参数,分析Si添加物对样品热电输运和性能的影响.结果表明:Si添加物能显著提高基体的功率因子,同时有效降低晶格热导率和电子热导率;最终,Mg1.92Li0.08Ge0.4Sn0.525Si0.075的ZT最大值在723 K达到0.75.【总页数】5页(P1-5)【作者】张勤勇;袁国才;王俊臣;毛俊西;雷晓波【作者单位】流体及动力机械教育部重点实验室(西华大学),四川成都610039;西华大学材料科学与工程学院,四川成都610039;流体及动力机械教育部重点实验室(西华大学),四川成都610039;西华大学材料科学与工程学院,四川成都610039;流体及动力机械教育部重点实验室(西华大学),四川成都610039;西华大学材料科学与工程学院,四川成都610039;流体及动力机械教育部重点实验室(西华大学),四川成都610039;西华大学材料科学与工程学院,四川成都610039;流体及动力机械教育部重点实验室(西华大学),四川成都610039;西华大学材料科学与工程学院,四川成都610039【正文语种】中文【中图分类】TB34【相关文献】1.MgH2反应法制备Mg2(Sn,Si)基热电材料及性能研究 [J], 韩永辉;张永忠;陈少平;孟庆森2.Zn-Sb双掺杂Mg2(Si,Sn)合金的热电性能 [J], 余冠廷;忻佳展;朱铁军;赵新兵3.Mg2Si0.3Sn0.7掺杂Ag和Li的热电性能对比 [J], 袁国才; 陈曦; 黄雨阳; 毛俊西; 禹劲秋; 雷晓波; 张勤勇4.Thermoelectric transport behaviours of n-type Mg2 (Si,Sn,Ge) quaternary solid solutions [J], (O)vgü Ceyda Yelgel;Celal Yelgel5.Mg2(Si,Sn)合金大尺寸试样低温固相反应法制备及其热电性能 [J], 余冠廷;忻佳展;李艾燃;朱铁军;赵新兵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
《2024年金属掺杂二维材料电催化CO2RR,HER,OER性能与机理的理论研究》范文
《金属掺杂二维材料电催化CO2RR，HER，OER性能与机理的理论研究》篇一一、引言随着人类对可再生能源及环境友好型技术的追求，电催化反应因其高效率和环境友好性，正受到越来越多的关注。
在众多电催化反应中，CO2还原反应（CO2RR）、氢气析出反应（HER）和氧气析出反应（OER）因其重要的工业应用价值和环境意义，成为了研究的热点。
金属掺杂的二维材料因具有高活性、良好的稳定性以及丰富的电化学性质，在上述反应中显示出独特的电催化性能。
本文旨在深入探讨金属掺杂二维材料在电催化CO2RR、HER、OER中的性能与机理。
二、金属掺杂二维材料的电催化性能1. CO2还原反应（CO2RR）金属掺杂的二维材料因其具有较多的活性位点以及合适的电子结构，在CO2RR中展现出优异的性能。
不同金属的掺杂可以调控材料的电子性质，从而影响CO2的吸附和活化过程。
实验结果显示，某些金属掺杂的二维材料能有效地将CO2还原为碳氢化合物或含氧有机物。
2. 氢气析出反应（HER）氢气析出是产生清洁能源氢气的重要途径。
金属掺杂的二维材料因其良好的导电性和高的电催化活性，在HER中表现出色。
掺杂金属能够提供更多的活性位点，降低析氢反应的过电位，从而提高HER的效率。
3. 氧气析出反应（OER）OER是水分解制氧的关键步骤，也是许多燃料电池和电解水制氢技术的关键过程。
金属掺杂的二维材料在OER中展现出较高的催化活性。
掺杂金属可以增强材料的氧吸附能力，加速氧气释放的反应速率。
三、电催化机理研究针对上述反应，我们进行了深入的电催化机理研究。
通过理论计算和实验手段，我们探讨了反应过程中中间产物的形成、电子转移过程以及反应动力学等关键问题。
我们发现，金属掺杂可以调控材料的电子结构，从而影响反应中间体的吸附能和反应路径。
此外，我们还发现，掺杂金属的种类和浓度对电催化性能有着显著的影响。
四、结论与展望通过系统的理论和实验研究，我们深入了解了金属掺杂二维材料在电催化CO2RR、HER、OER中的性能与机理。
Mg2Si电子结构及光学性质的第一性原理计算
图 3 Mg2Si 费米面附近的能带结构及总态密度
表 1 Mg2Si 第一布里渊区中高对称 k 点在价带顶 EV 和导带底 EC 的特征能量值(单位: eV)
W
L
Γ
X
W
K
EV
−2.5559
−0.6745
0
−1.8742
−2.5559
−1.5625
EC
2.7196
1.3800
密度泛函理论中, 单电子运动的薛定谔方程可以表示为(原子单位)
⎧⎪ −∇2 ⎨
−
∑
⎪⎩ 2 q
Zq r − Rq
+∫
ρ (r)
r −r′
dr′ + VXC
(r )⎫⎪⎬Φi
⎪⎭
(r)
=
εiΦi
(r),
(1)
ρ (r ) = ∑ ni Φi (r ) 2 ,
(2)
i
其中 Zq 为核电荷, Φi (r ) 为单电子波函数, ni 为本征态的电子占据数, ρ (r ) 为多电子密度. (1)
体硅化物中, 费米面附近的价带主要是TM的d态电子和Si的p态电子之间强烈的杂化, 导带也
是由TM的d态电子的反键和Si的p态电子的反键混合组成 [7]. 12H
因此,
Mg2Si的载流子迁移率比过
渡金属硅化物的载流子迁移率大.
图 4 Mg2Si 的总态密度(a)及 Mg(b)和 Si(c)的部分态密度
Au-Yang[2]采用经验赝势方法, 2H
计算了Mg2Si的能带结构
和介电函数, 得到间接带隙为 0.53 eV. 1970 年, Aymerich等人 [3]采用早期的经验赝势计算了 3H
热电材料性能优化方法综述研究
热电材料性能优化方法综述研究岳阳阳【摘要】最近几十年热电材料引起了世界各国的研究者的研究兴趣,基于\"声子-玻璃电子-晶体\",多尺度声子散射,共振态,非谐性等这些概念,确定了一些具有不同特征的新热电材料.有部分学者基于这些概念,对传统热电材料进行了性能优化研究.但是,优化后的大多数热电材料的zT值仍然低于2.0,一般在1.0左右,所以我们还需要继续协同优化材料输运性能,解耦这些参数之间的相互联系,进一步提高材料的热电优值.本文详细介绍了一些提高zT值的常用的方法,然后分别从热电材料的电导率,塞贝克系数和热导率等参数出发,具体的阐述了各个参数对热电性能的影响机制,给出一些热电体系中的解耦策略,可以作为参考.总之,要提高热电性能还还需要面对很多挑战,希望会能提升材料的热电性能,从而使热电材料得到大规模的应用.【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】2页(P11-12)【关键词】热电材料;性能;优化【作者】岳阳阳【作者单位】重庆交通大学材料科学与工程学院,重庆 400074【正文语种】中文【中图分类】TB321寻找和开发环境友好型、可再生的新型能源及能源转换技术引起了世界各国的高度重视。
热电转换技术是一种环境友好的新型能源转换技术，主要利用热电材料的Seebeck效应、Peltier效应和Thomson效应实现热能和电能的之间转换的技术。
作为一种新洁净能源转换技术，在太阳热以及工业废热、汽车尾气废热等分散性热源的热电发电回收利用和热电致冷等领域具有广阔的应用前景，其研究和发展受到国际上的广泛关注[1]。
一般情况下，我们用无量纲热电优值zT来表达热电材料的热电性能，研究表明热电材料组成的器件的转换效率与材料的ZT值有关，材料的ZT值越高热电性能越好。
据报道，高zT性能一般存在于现有热电材料的性能优化后或一些新材料中。
zT具有一定的温度依赖性，可以分为N型和P型块体热电材料我们可以观察到大约有十多个体系的热电材料zT超过了1。
半导体基本概念和能带理论
半导体材料课时三周课时：三周讲师：李亮亮liliangliang@参考书参考书：1.半导体器件基础，B. L. Anderson等著，邓宁等译，清华大学出版社，20072.半导体器件物理基础，曾树荣著，北京大学出版社，2007半导体材料，邓志杰等著，化学工业出版社，20043.半导体材料，邓志杰等著，化学工业出版社，004.半导体材料，杨树人等著，科学出版社，20045.Semiconductor Physics and Devices, D. A. Neamen, 清华大学出版社影印，20036.Semiconductor Device Fundamentals, R. F. Pierret, Addison-Wesley Publishing Company Inc 1996电子材料工学-半导体材料1Wesley Publishing Company, Inc., 1996本周提纲◆半导体基本概念和历史发展◆能带概念能带概◆本征和非本征半导体的性质电子材料工学-半导体材料2应用45 nmIntel 45 nm 晶体管太阳能发电站/content/item.php?item=12389/id/15413317/太能发超薄显示器Sony OLED电子材料工学-半导体材料3/393667/sonys-howard-stringer-to-unveil-new-03mm+thick-oled-displays-today定义半导体材料是一种导电性能介于金属与绝缘体之间的一类材料，即电导率一般在103Siemens/cm到10-8Siemens/cm之间。
电导率σ：103～10-8S/cm-3～108·电阻率ρ：1010Ωcm参考：铜的电阻率ρ在室温为2.44⨯10-8Ω·cm电子材料工学-半导体材料4基本特征基本特性（非绝对）光照、掺杂等外界条件很容易改变其电性质材料中有两类载流子：电子和空穴电导率随温度上升而上升，电阻率反之光照掺杂等外界条件很容易改变其电性质金属的电阻率随温度升高而(升高/降低)？为什么?电子材料工学-半导体材料5半导体材料分类元素半导体按功用微电子材料化合物半导体有机半导体光电半导体材料热电半导体材料微波半导体材料……按化学组成敏感半导体材料按结构……晶态半导体电子材料工学-半导体材料6非晶态半导体半导体名词“Materials of semiconductingMaterials of semiconductingnature” (1782)Alessandro Volta“Semiconductor”(1911)Georg busch, “Early history chemistry of the physics of semiconductors Johann KoenigsbergerJ. WeissJ. Koenigsberger的博士生电子材料工学-半导体材料7g,y y y p y-from douts to facts in a hundred years”, Eur. J. Phys., 1989Ag 2S 半导体性质的争论Ag 2S 的电阻率随温度升高而降低(1833)Michael FaradayJohann W.HittorfCarl WagnerJuband Straints ？？Johann W. Hittorf 1841Carl Wagner 193319201902电子材料工学-半导体材料8对半导体的预见“Ueber Halbleiter sollte man nicht arbeiten, das ist eine Schweinerei, wer weiss, ob es uberhaupt Halbleiterg ibt” (1931)翻译“O i d h ld : “On semiconductors one should not do any work, that’s a mess, who knows whether there are semiconductors at all”Wolfgang Pauli“Band theory of solids” (1931)固体能带论的提出Alan H. Wilson固体能带理论的提出电子材料工学-半导体材料9第一个晶体管的诞生(1947)第个晶体管的诞生()William Shockley (seated),John Bardeen (left) and Walter Brattain (right)第一个晶体管的复制品/history/transistor-1947.htmlWalter Brattain (right)./moores-law1.htm电子材料工学-半导体材料10集成电路20世纪60年代第一个平面Intel 22nm SRAM testh ()集成电路(1960-1961)4个晶体管h //hi /i d /i li /i h lhtt //bl i t l /idf/chip (2009. 9)29亿个晶体管电子材料工学-半导体材料11/semiconductor/timeline/1960-FirstIC.html /idf/ITRS摩尔法则和Moore's Law from ITRS 2007Moore s Law from 1970 -2005 (Intel)/pressroom/kits/events/moores_law_h //i /i k /200S/S 200dfITRS 2007International TechnologyRoadmap for Semiconductor电子材料工学-半导体材料1240th/index.htm?iid=tech_mooreslaw+body_presskit/Links/2007ITRS/ExecSum2007.pdf视频p pp/HTMAC/animated.html/v_show/id_XODIwMzkzOTI=.htmlhtt//k/h/id XODI M k OTI ht l电子材料工学-半导体材料13提纲◆半导体基本概念和历史发展◆能带概念能带概◆本征和非本征半导体的性质电子材料工学-半导体材料14氢原子模型电子材料工学原子的电子层结构n=1l=020 130 1 240 11s2s 2p 3s 3p 3d4s 4p原子数/元素电子数符号1H 11s 12He 21s 2n 主量子数3Li 11s 22s 14Be 21s 22s 25B 2 1 1s 22s 22p 122222n 主量子数l 角量子数m 磁量子数m s 自旋量子数helium core2 electrons6C 2 21s 2s 2p 7N 2 31s 22s 22p 38O 2 41s 22s 22p 49F 2 51s 22s 22p 526226能量最低10Ne 2 61s 2s 2p 11Na neon core 13s 112Mg 23s 213Al 2 1 3s 23p 122原理和泡利不相容10 electrons[Ne]14Si 2 23s 23p 215P 2 3 3s 23p 316S 2 43s 23p 417Cl 2 53s 23p 526原理电子材料工学-半导体材料1618Ar2 63s 23p 6原子轨道电子材料工学-半导体材料17单个Si原子+14n=1 2e n=2 8e3s---n=3 4e 3p-电子材料工学-半导体材料18有四个能态为空两个氢原子+-+-++--电子个能态两个能态能量一个能态一个能态电子材料工学-半导体材料19多个原子相互作用电子能量能态分裂（能级分裂）一个能态多个能态r0多个原子排列到一起原子间距-电子材料工学-半导体材料20N电子能量电子材料工学能隙产生原因能带间隙的产生的原因：原子轨道杂化重叠电子能量p6N 个能态上有2N 电子4N 个能态上有0个电子s2N 个能态上有2N 电子Si 晶格常数（5.43 Å）独立Si 原子缩小原子间距2N+2N 个被电子占据的能态电子材料工学-半导体材料22Li分子反σ*键状态能量原子处于原子处于2s 状态2s 状态σ键状态Li 分子的形成电子材料工学-半导体材料23原子轨道重叠导致了在锂中形成σ键和反σ键。
mg2si晶体结构
mg2si晶体结构mg2si是一种重要的金属硅化物，具有特殊的晶体结构。
它由镁和硅两种元素组成，化学式为Mg2Si。
mg2si晶体结构的研究对于理解其物理性质和应用具有重要意义。
mg2si晶体结构属于立方晶系，空间群为Fm-3m。
它的晶胞结构由镁原子和硅原子组成。
在晶体中，镁原子和硅原子分别占据不同的晶胞位置。
镁原子位于晶胞的8个角位点，硅原子位于晶胞的6个面心位点。
镁原子和硅原子之间通过共价键相连，形成了稳定的晶体结构。
mg2si晶体结构的特点之一是其具有高度的对称性。
晶胞中的镁原子和硅原子分布均匀，没有明显的偏离。
这种高度的对称性使得mg2si晶体具有良好的晶体品质和稳定性，适用于各种应用领域。
mg2si晶体结构的研究对于理解其物理性质具有重要意义。
通过研究晶体结构，可以了解mg2si晶体的原子排列方式和键合情况。
这有助于揭示mg2si晶体的电子结构和能带特性，进而理解其导电性、热导性等物理性质。
此外，晶体结构的研究还可以为mg2si的合成和制备提供指导，提高其制备的效率和质量。
mg2si晶体结构的研究还对于其应用具有重要意义。
mg2si具有优异的热电性能，被广泛应用于热电材料领域。
热电材料是一种能够将热能转化为电能或者将电能转化为热能的材料。
mg2si晶体结构的研究可以为热电材料的设计和优化提供基础。
通过调控mg2si晶体结构，可以改变其电子结构和能带特性，从而提高其热电转换效率。
此外，mg2si晶体结构的研究还对于其他领域的应用具有潜在价值。
例如，mg2si晶体结构的研究可以为光电子器件的设计和制备提供指导。
通过调控mg2si晶体结构，可以改变其光学性质和电子传输性质，从而实现光电子器件的性能优化。
综上所述，mg2si晶体结构是一种具有特殊性质和应用潜力的金属硅化物。
其研究对于理解其物理性质和应用具有重要意义。
通过研究mg2si晶体结构，可以揭示其原子排列方式和键合情况，进而理解其电子结构和能带特性。
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11542004年增刊（35）卷功能材料Mg 2Si 与掺杂系列的电子结构与热电性能研究*闵新民，邢学玲，朱磊(武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室,湖北武汉430070)*基金项目：国家自然科学基金资助项目(20271040)收稿日期：2004-03-01通讯作者：闵新民作者简介：闵新民（1953－），男，湖北应城人，博士，教授，博导，主要从事材料科学基础研究。
(E-mail:mxm@),Tel.027********摘要：用离散变分密度泛函分子轨道方法(DFT-DVM)计算了Mg 2Si 与掺Sb ，Te 和Ag 系列，讨论了电子结构与热电性能之间的关系。
掺杂使得离子键和共价键强度降低，在费米能级附近的能隙变小，从而提高材料电导率，降低材料热导率，优化了材料的热电性能。
以上结论与实验结果一致。
关键词：硅化镁；掺杂；电子结构；热电性能中图分类号：O641文献标识码：A文章编号：1001-9731（2004）增刊1引言已有的研究表明，以Mg 2Si 为基，通过掺杂得到的固溶体是优秀的中温区(450～800K)半导体热电材料[1]。
目前在该温区广泛使用的是PbTe 热电材料。
Mg-Si 基热电材料与PbTe 相比有着十分明显的优点：主元素Mg 和Si 资源丰富，地层蕴涵量大；原料价格比较便宜；材料在高温下稳定性好；主相不含有毒的Pb ，Te 等元素，不会对人和环境造成损害。
本文用离散变分密度泛函方法(DFT-DVM)[2]计算了Mg 2Si 及其掺Sb 、Te 和Ag 等元素的系列，讨论了电子结构，化学键等与热电性能之间的关系。
2结构与计算模型Mg 2Si 为反萤石型结构[3]，空间群为Fm3m 。
Si处于边长为a 的立方晶胞的角顶和面心，共14个；Mg 处于中心边长为a/2的小立方体的8个角顶。
计算模型将晶胞中小立方体各个面上的Mg 原子各向六个面心方向扩展一个a ，这样又得到24个Mg 原子。
所以，计算模型包含14个Si 原子，32个Mg 原子。
掺入的Sb 、Te 和Ag 取代上下面心的Si 原子，这样，掺杂计算模型具有D 4h 点群对称性。
为保持一致性，不掺杂计算模型也按D 4h 点群对称性计算。
3计算结果与讨论3.1化学键表1列出了计算模型中心原子的电荷和共价键级计算结果的平均值。
由表可见，掺杂模型中掺杂原子的负电荷绝对值减小，其中Ag 的减小幅度比Sb 和Te 大。
掺杂后，Si 的负电荷绝对值和Mg 的正电荷值也减小，其中掺Ag 模型的减小幅度也比掺Sb 和Te 大。
Ag 的电负性比Sb 和Te 小，但是3者都大于Mg 。
电荷和电负性的变化规律一致。
掺杂后原子间距也是增大的，所以，掺杂使得离子键强度降低。
表1原子电荷和共价键级计算结果T able 1Calculated results of atomic charges and covalentbond orders原子电荷共价键级SiMg 掺杂原子Si －Mg 掺杂原子－MgMg 2Si -1.34660.67330.2240M g 2Si+Sb -1.08980.5669-1.10070.16630.1458Mg 2Si+T e -1.08770.5601-1.01970.18040.0555Mg 2Si+Ag-1.06190.4912-0.60250.18190.0171掺杂元素与Mg 之间的共价键级比相应的Si －Mg 键低。
其中Ag －Mg 之间的共价键级比相应的Sb －Mg 和Te －Mg 键都低。
掺杂后，Si －Mg 共价键级也降低。
这样，掺杂也使得共价键强度降低。
而化学键强度的降低会导致晶格中原子对电子的束缚能力减弱，从而提高载流子迁移率，提高材料电导率，降低材料热导率，达到优化材料热电性能的目的。
以上结论与实验结果[3,4]一致。
3.2态密度图1(a)到(d)分别列出了Mg 2Si 的总态密度，及中心原子Mg 3s,Si 3s 和3p 的分态密度。
总态密度的最大值为100，由各分态密度的峰位(横坐标)和峰值(纵坐标)就可以看出它们对总态密度及价带和导带的贡闵新民等：Mg 2Si 与掺杂系列的电子结构与热电性能研究1155献大小。
横坐标原点是费米能级的位置。
从图可见，总态密度在费米能级附近的能隙表现出了半导体特征。
Mg 和Si3s 分态密度很相似，主要贡献价带，在费米能级附近的贡献较小。
Si3p 对费米能级附近的价带和导带贡献都较大。
这样，Mg 2Si 费米能级附近的电子性能，或者是半导体性能和热电性能，主要由Si3p 决定。
图1Mg 2Si 态密度Fig 1Density of state of Mg 2Si图2(a)到(d)分别列出了Mg 2Si 掺Sb 的总态密度，及中心原子Si3p ，Sb5s 和5p 的分态密度。
其它价轨道，即Mg3s 和Si3s 变化不大而没有列出。
比较可见，掺Sb 后总态密度在费米能级附近的能隙变小，这也和掺Sb 后提高材料电导率，改善材料热电性能的实验结果[3,4]一致。
掺Sb 后Si3p 的结构形貌没有变，但是更加集中于贡献费米能级附近的价带和导带，也对能隙的变小起了主要作用。
Sb5s 和Mg 及Si3s 很相似，也主要贡献价带，在费米能级附近的贡献也较小。
Sb5p 也主要贡献价带，但是费米能级附近的贡献较大，对能隙的变小也起了一定作用。
图2Mg 2Si 掺Sb 态密度Fig 2Density of state of Mg 2Si doping Sb图3(a)到(d)分别列出了Mg 2Si 掺Te 的总态密度，及中心原子Si3p ，Te5s 和5p 的分态密度。
掺Te 后的总态密度和Si3p 分态密度与掺Sb 很相似，只是掺Te 后Si3p 的价带的最高峰明显地高于导带的最高峰。
Te 和Sb5s 最为相似了，但Te5p 的价带的最高峰更明显地高于导带的最高峰，离费米能级也远一些。
图3Mg 2S i 掺Te 态密度Fig 3Density of state of Mg 2Si doping Te 图4(a)到(d)分别列出了Mg 2Si 掺Ag 的总态密度，及中心原子Si 3p ，Ag 5s 和4d 的分态密度。
掺Ag 后的总态密度在费米能级附近的能隙和掺Sb 及Te 相近。
但是，Mg 2Si 的总态密度在2～4eV 区间有较大的能隙，掺Sb 及Te 后这个能隙减小，掺Ag 后这个能隙消失。
实验[3,4]报道，Mg 2Si 及掺Sb 和Te 后都为n 型半导体，而Mg 2Si 掺Ag 后为p 型半导体。
两种不同类型的半导体在态密度上有明显的差异。
掺Ag 后Si3p 变化不大。
Ag5s 也主要贡献价带，但是主峰和费米能级距离更近。
Ag 4d 也主要贡献价带，但是在-5～-2eV 较宽的能量范围都存在较高的峰。
图4Mg 2Si 掺Ag 态密度Fig 4Density of state of Mg 2Si dopingAgE n e rg y /e VEn e r g y /e VE n e rg y /e VEn e r g y /e VEn e r g y /e VE n e rg y /e VE n erg y /e VEn e r g y /eVEn e rg y /e VE n e rg y /e VEn e r g y /e VE n e rg y /e VE n e rg y /e VE n e rg y /e VE n e rg y /e VEn erg y /eV闵新民等：Bi2Te3与SnBi2Te4的电子结构与热电性能研究1159导带差异较大。
态密度分析已表明，最高价带和最低导带主要由Te5p,Sn5p和Bi6p贡献，而在SnBi2Te4中，Bi6p更集中于贡献费米能级附近的价带，Sn5p则集中于贡献导带。
态密度和能带都表明，掺Sn后主要影响导带。
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