Bi-Sb-Te基热电材料的原位高分辨电子显微学研究

The efficiency of thermoelectric materials is closely related the materials’ crystal structure, chemical and electronic features. Electron microscopy is the most direct tool to investigate the microstructure of thermoelectric materials, thus the structure-property relation. However, until now, most of the electron microscopy study is carried out at room temperature with static specimen...This work is going to use (aberration corrected) high resolution electron microscopy, together with in-situ heating sample holder, in-situ electric probe sample holder, as well as advanced quantitative micrograph analysis techniques, to study the thermal stability of the structure and all-scale defects of Bi-Sb-Te thermoelectric materials, as well as measuring the nanoscale local electric properties and correlate the performance of thermoelectric materials with its local defects. It can be expected that this work would deepen our understanding of thermoelectric materials, and providing the crucial knowledge in designing new thermoelectric materials.

热电材料的性能和它的晶体结构，化学，电子特征有着非常重要的联系。电镜技术是对热电材料微观结构认知，以此理解热电材料的结构-性质关系，最直接的表征手段。但是目前为止，大多数对于热电材料的透射电子显微镜研究都是室温静态的。..本研究拟以（球差）高分辨透射电镜为研究工具，利用原位加热样品杆和原位电性能测试样品杆，结合最新的透射电镜图片量化分析技术，研究广泛应用于Peltier冷却设备的Bi-Sb-Te基热电材料的微观结构和各种尺度的缺陷的稳定性，并且测量热电材料的纳米级局域电学性能，联系局部缺陷对其电性能的关系。该项目的实施有望加深对于热电材料的认识，以及指导设计新型的热电材料。

热电材料的性能和它的晶体结构，化学，电子特征有着非常重要的联系。电镜技术是对热电材料微观结构认知最直接的表征手段。本研究项目立足Bi-Sb-Te基热电材料，对多个热电材料体系的结构-性质关系做了以下三方面的工作：..1．Bi-Sb-Te基热电材料结构的精细表征。高性能热电材料常常含有各种各样的缺陷。这些微观缺陷是很难用常规手段表征的。项目负责人通过先进透射电子显微镜及其相关谱学技术，细致的表征了Bi-Sb-Te基热电材料结构并取得了一些有意义的结论。.2．点缺陷直接表征.热电材料的点缺陷对于高频声子的散射具有巨大作用，但是对于点缺陷位置的直接表征一直难以实现。本项目负责人发展了两种方法直接表征材料中的点缺陷。.3．材料结构随温度变化原位表征.对多个重要的热电材料进行加热实验，总结其原子结构随温度变化规律，催生一批高性能热电材料的发现。..通过本项目的执行，项目负责人一共发表5篇相关文章，其中（共同）第一作者发表一篇。和合作者发表包括2篇《Science》等其他3篇文章。研究成果形成专利2件（其中一件尚未公开）。支持项目负责人参加国际会议1次。