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中国材料进展
IUMRS-ICEM2012:电子材料科技前沿
第31卷
编者按:2012年9月23~28日,*2012年国际材料联合会一电子材料国际会议"(IUMRS-ICEM2012)在日本横滨国际会议中心举行。国际材料联合会一电子材料国际会议是国际材联主办的系列会议,每2年召开1 灾,先后共举办5届。本灾会议由日本材料研究学会承办。IUMRS-ICEM2012大会邀请报告共5篇,设专题研讨会39个,内容涉及环境友好电子材料、电子材料和器件、下一代先进电子材料以及先进电子材料的模拟、制造、加工和表征等各个方面。此外,大会还同期举办了3个论坛,分别为有利于“有利于能源与环境可持续发展的材料工程”论运,“快速发展的世界材料教育战略”论坛,“发展合作式的材料教育网络平台论坛。
电子材料是解决全球性问题的关键,特别是环境和能源的可持续发展问题。本次会议围绕电子材料及相关技术的前沿,汇集国际学术界以及行业专家,旨在交流电子材料领域的最新进展,在展示近2年来全球电子材料科学与器件研究最新成果和进展的同时,探讨进一步发展的方向,从而推动电子材料及相关技术研究的可持续发展。本刊约请了几位参会专家学者,对相关材料前沿进行综合报道。
新型热电材料的前沿
供稿者王宁,男,1979
年生,教投,工学博士,现就职于电子科技大学电子萍膜与集成器件国家重点实验宝,主要从事热电材料与器件、光化学太阳能电池材料与器件的研究,在(Ener gy & Environmental Science), (Ap-plied Physies Letters》,《 Electro-chemistry Communications》、Joumal
of the American Ceramic Society>, ( Joumal of Alloys and Compounds等SCI杂志上发表论文30余篇,他引200 余次。
2012年9月23~28日,IUMRS-ICEM2012大会“新型热电材料的前沿专题”成功举办,众多专家汇聚一堂,共议热电材料发展。
美国 Califormia Institute of Technology 的 C Jeffrey SNYDER 博±作了" Band Engineering for High Efficiency Themoelectrics"的邀请报告。他认为复杂结构热电材料仍旧是未来提高热电优值的重要研究方向。半导体材料中,高的态密度有效质量会导致高的Seebeck系数,但是高的载流子有效质量会降低迁移率,从而降低热电优值。而只有高的谷缺陷会增加有效质量的态密度有效质量,利用高度二次缺陷目前已获得1.4的热电优值,即 ZT =1.4。
日本NagoyaUniversity的KunihitoKOUMOTO教授作了*TiS,-Based Layer Sulfides for Thermoelectrics" 的邀请报告。他提出了“硫化钛烯”的新概念,硫化钛烯通过对 TiS,单晶进行机械离法获得。Seebeck效应随若纳米片的厚度减少而增加,能带结构计算表明近导带态密度
被提高导致高的Seebeck系数。进而,他们设计制备了有机无机超晶格结构,提高了热电优值。热电优值的提高是刚性无机层状材料层间电子和声子双重限域效应造成的。
中科院上海硅酸研究所陈立东教授课题组的史迅作了" Copper lon Novel Thermoelectric Materials"的邀请报告。他报道了新型的高性能热电材料CuSe,获得了很高的热电优值ZT=1.5@1000K。Cuz-,Se中的Se原子形成了刚性面心立方晶格结构,为电子提供了传输通道。而Cu离子在Se的亚晶格中是高度无序的,并且具有像液体一样的迁移特性。这种特殊的“声子液体电子晶体”结构获得了非常低的晶格热导率和很高的ZT值。
美国Brookhaven National Laboratory的Qiang Li教授作了" Breaking the Thermal Conductivity Glass Limit" 的遗邀请报告。普遍认为获得电子晶体、声子非晶结构仍是获得高性能热电体材料重要策略之一。高度的晶格缺陷可将晶格热导率降至玻璃极限热导率,获得声子非晶,即声子平均自由程低于晶体结构周期性。代表性的热电材料如填充方钻矿和包合物的笼状结构以及在体材料中进行纳米添加。然而,QiangLi教授研究发现玻璃极限可以被突破好几倍,因面他对经典的声子玻璃电子晶体概念持否定态度,并给出了相应的实验和理论证据
日本Nagoya University的Ichiro TERASAKI教授课题组 Ryuji OKAZAKI 博士作了" Photo-Seebeck Effect in Ox ideMaterials”的口头报告。他们研究了光照和Seebeek 效应之间的关联机制,即光诱导Seebeck效应。他们研究发现Seebeck系数强烈地依赖于光照能量。他们测试了传统的N型半导体材料ZnO在可见光和紫外光照射