层状钛酸锶和钴酸锶铋族热电晶体的生长、微结构与性质研究

热电材料是能将热能直接转化成电能的环境友好功能材料，高温下，金属氧化物热电材料有其特色和优势。层状氧化物材料种类繁多，结构复杂，热电性质可有很多途径来提高，有利于新热电材料的设计和探索。.本课题通过系统研究层状氧化物钴酸锶铋（Bi2Sr2Co2O9）和Ruddlestdon-Popper结构的钛酸锶（Srn+1TinO3n+1）单晶生长、结构与热电性能关系及相关规律，在此基础上通过调控晶体组分、结构及层数n等微结构来设计和预估氧化物的性能，通过光浮区法和熔盐法实际生长系列晶体，测量和提高晶体的热电性能，以发展具有优良性质的氧化物热电材料。同时，由于热电效应涉及相互关联的电输运与热（声子）输运的协同调控问题，对于层状氧化物结构-热电效应的研究也有助于深刻理解热电材料体系中复杂输运过程中的各种散射的微观机制，加深我们对于对于凝聚态物理机制的理解，这些机制研究最终将有效指导热电新材料探索和研究

通过三年的努力，该项目在氧化物热电材料的结构与热电性能的关系的研究上取得了一些重要进展,尤其是Co基热电氧化物。开展的主要研究工作为:(1) 我们采用浮区法和助熔剂的方法生长了层状Bi2AE2Co2Oy (AE:Ca, Sr, Ba)晶体，通过X射线确定了生长的晶体的生长方向平行于ab面，电镜表征了晶体的层状结构。(2) 研究了晶体的热电性能(包括Seeback系数，电导，热导)，结果表明生长的Bi2Ca2Co2Oy具有较好的热电性能，结合晶体的结构与性能的关系分析较好的热电性能主要是由于Ca降低了晶体的对称性。(3) 仔细研究了晶体的电输运性能，Bi2Ba2Co2Oy是金属行为在测量温度范围内，主要归因于安德森局域化，其他两种材料在120K附近存在金属绝缘体转变，主要是归因于弱局域化。(4) 仔细研究了晶体的热学性能，晶体的热学性能与晶体的质量及AE的半径密切相关。另外，在项目的支持下我们研究了Rh基热电氧化物晶体的性能。在项目的支持下，我们共发表文章8篇