TiS2夹层化合物中的电荷浓度调控及对热、电输运性质的影响

层状结构TiS2具有准二维结构,有半导体和半金属特性,特别是它具有高热电势和大的热电功率因子,作为热电材料具有很好的开发和应用前景。但其较大的晶格热导使其热电性能较低。为此,我们通过将重金属元素Bi,Nd,Gd等引入TiS2范德瓦尔斯层形成"晃动"原子,从而成功地降低了晶格热导,使Bi0.05TiS2的热电性能较TiS2提高一倍。然而，由于夹入的重金属元素电荷转移导致电荷浓度升高使热电势降低较大，致使高夹层浓度时虽然热导降低更大但热电性能反而下降。因此,调控电荷浓度、维持高热电势率是进一步提高其热电性能的关键。本项目针对这一难题拟采用如下策略:用低价元素Sc,Y或Mg等部分替代钛位引入空穴进行电荷补偿;将电荷转移能力弱的无机分子或有机分子引入层中使在降低热导的同时控制电荷浓度。研究并揭示各种替代元素和夹入的无机有机分子对TiS2热、电输运性质的影响规律,为大幅提高其热电性能提供科学依据。