高场水冷磁体上的高精度热电测量装置

拓扑材料是凝聚态物理近些年的一个重要研究领域. 在对拓扑材料的研究中, 利用较强的磁场可以观测到高度局域电子态中出现的新奇量子态与物理效应. 热电效应是指受热材料中的载流子随着温度梯度由高温区往低温区移动时, 所产生的电荷堆积的一种现象. 热电效应是探究强磁场下拓扑材料反常物性的一种非常有效的手段. 然而关于拓扑材料热电效应在强磁场下的研究较少, 这主要是因为水冷磁体上缺乏热电效应的相关表征手段.本文针对水冷磁体在工作时机械振动很强且变场速率快的特点, 改进了传统的热电测量装置, 实现了在水冷磁体中32 T 磁场下高精度的热电测量. 通过对拓扑材料 ZrTe5 和 ZrSiSe 的热电效应进行测量, 验证了该装置的有效性.     

热电材料研究又成热点

将不同材料的导体连接起来，并通入电流，在不同导体的接触点———结点，将会吸收（或放出）热量．１８３４年，法国物理学家佩尔捷（Ｊ．Ｃ．Ａ．Ｐｅｌｔｉｅｒ）发现了上述热电效应．１８３８年，俄国物理学家楞次（Ｌ．Ｌｅｎｚ）又做出了更具显示度的实验：用金属铋线和锑线构成结点，当电流沿某一方向流过结点时，结点上的水就会凝固成冰；如果反转电流方向，刚刚在结点上凝成的冰又会立即熔化成水．热电效应本身是可逆的．如果把楞次实验中的直流电源换成灯泡，当我们向结点供给热量，灯泡便会亮起来．尽管当时的科学界对佩尔捷和楞…     

能源效率、热电效应和纳米技术

文章介绍了能源效率、热电效应以及纳米技术这三者之间的关系。文章首先讨论了能源效率的重要性以及余热浪费对能源效率的影响,然后介绍了材料的热电效应以及利用热电效应使余热发电的可能性和实际应用中的主要障碍。最后阐明了近年来纳米技术的发展使得这一技术有可能取得突破性进展的主要原因。     

半导体热电效应演示实验优化

对半导体热电效应演示实验装置进行优化改进,使用大屏数字温度计显示Peltier效应的温度变化,通过声、光、电多种形式展示Seebeck效应的温差发电效果,优化后热电效应演示实验装置实验演示效果显著增强。     

热电效应演示实验

本研制了用于物理教学演示半导体热电效应的热电转换实验仪,该仪器既可直观地演示半导体的热电效应,同时列展示出半导体制冷的诸多优点。     

热电物理的研究进展

热电效应在发电，致冷方面有巨大的应用潜力，这些年来，人们为提高热电能量转换效率进行了不懈的努力，文章概述了从机理上提高材料热性能的一般途径，在此基础上，介绍了最近几年在氧化物超导体，ＴＰｎ３化合物，富硼固体等新材料体系中，以及在非均匀材料，复合型材料，量子阱结构等新形式材料中的研究结果。     

微波反射光电导衰减法测少子寿命演示实验

采用微波反射光电导衰减法设计了测试少子寿命的演示实验装置.实验装置主要由脉冲激光源、微波发射接收和数据采集处理系统等部分组成.该实验可以直观地演示非平衡载流子随时间的衰减过程,定量给出少子寿命、扩散系数和扩散长度.     

电子-声子相互作用对平行双量子点体系热电效应的影响

量子点体系是一种典型的低维体系, 该体系的独特物理特性有利于提高热电转换效率. 本文采用非平衡态格林函数方法, 选择平行双量子点结构, 详细讨论了电子-声子相互作用对该体系的电导、热电功率、热电优值以及热导等热电效应相关参数的影响, 全面描述了电子-声子相互作用对该结构中热电效应的影响. 理论计算结果表明, 在低温情况下, 该体系中的法诺干涉能够有效增强热电效应, 而电子-声子相互作用通过破坏法诺干涉而在一定程度上抑制电导以及热导过程. 然而, 电子-声子相互作用不会显著地影响热电功率的幅值, 并且热电优值的极值几乎不会改变, 因此在低温条件下电子-声子相互作用并不是破坏量子点体系热电效应的必要条件. 本文的结果将有利于澄清电子-声子相互作用对量子点体系热电效应的影响.     

二维层状热电材料研究进展

当今世界能源浪费巨大,其中绝大多数以废热的形式被浪费掉.热电效应可以将热能转换为电能并且没有危险物质的释放,因此热电效应的应用吸引了越来越多人的兴趣.自从石墨烯被发现以来,越来越多的二维层状材料被报道,它们通常比体块材料有着更加优越的电学、光学等物理性质,而新的理论和实验技术的发展,也促进了人们对于它们的研究.在本文中,首先介绍了基于二维材料热电性质的测量方法和测试技术,并对其测试中具有挑战性的问题进行讨论.随后对石墨烯、过渡金属硫化物、黑磷等材料的热电应用进行了介绍.最后,讨论了提升热电性能的各种策略与亟待解决的问题,并对此做出展望.     

非晶态硒化镉瞬态光致发光特性

研究了非晶态硒化镉薄膜时间分辨光致发光强度随时间的衰减和发光峰值能量随时间的变化，用载流子成对模型分析了光生载流子的热释和辐射复合初始动力学过程．     

强关联材料中自旋熵增强电势

热电势是凝聚态物质研究中的重要参量 .当样品棒的两端存在温差 ,电荷载流子将产生从高温端向低温端的扩散 .扩散导致了反向电场的建立 ,当电场的静电力与扩散力平衡 ,扩散停止 ,结果棒两端的电压与温差成正比 ,即｜α｜=E T,其中E是电场强度 , T是温度梯度 ,比例系数α是Seebeck系数 .热电材料已经在发电和制冷等领域获得了广泛的应用 ,例如 ,为“探测者”宇宙飞船提供电力、冷却豪华轿车中的座椅等 .金属和半导体均具有热电效应 ,但目前的应用多为半导体热电材料 .这是因为金属中的热电效应比半导体弱得多 :在室温Cu的Seebeck系数小于 …     

磁各向异性热电效应对自旋相关器件的影响

在纳米点接触热电效应的实验中检测到"T"形Ni线两端的温差电压在外磁场作用下有较大变化,确认了这是由Ni线的磁各向异性热电效应引起的,外磁场的作用总是在逆温度梯度的方向产生一个额外的电动势,它与磁场以及Ni线两端温度差之间有清晰的对应关系.实验结果提示,自旋相关效应器件的研究需要留意器件样品的磁性材料构形设计和测试方法,以避免混入额外的电磁信号,给实验结果带来误判.     

激光对半导体材料损伤的机理研究

研究了半导体材料对激光的吸收机制。运用一维热传导方程以及载流子耦合扩散方程研究了激光与半导体材料相互作用的热输运、自由载流子输运过程。分析了半导体材料的热学损伤、力学损伤,以及光电探测器的击穿损伤机制。应用数值模拟的方法对Nd:YAG脉冲激光(1.06μm)辐照下感兴趣的半导体材料PbS内部瞬时温度场分布进行了模拟。     

钙钛矿氧化物异质结自旋极化输运机制研究

文章介绍了一个基于弱Hund耦合规则以及载流子漂移扩散机制所提出的关于钙钛矿氧化物p-n异质结构的自旋极化输运机制的物理模型．该理论不仅可以很好地解释由具有负磁阻效应的La0.9Sr0．1MnO3（LSMO）与非磁性的SrNb0.01Ti0.99O3（SNTO）所组成的异质结中所存在的正磁电阻效应，同时揭示了该体系中LSMO在界面区域的载流子与远离界面区域的载流子具有不同的自旋极化方向．这一结果将为理解钙钛矿氧化物异质结及多层膜的自旋极化输运机制开辟了一条新的途径．     

飞秒激光辐照下单晶硅薄膜中超快能量输运的数值模拟

利用载流子输运模型对飞秒激光辐照下单晶硅亚微米薄膜中的能量输运过程进行数值模拟。研究了不同辐照能量密度和不同激光波长对载流子密度和温度超快变化过程的影响规律。结果表明,在800nm激光辐照下,不同入射能量密度仅影响载流子密度和温度响应的峰值,但达到峰值的时刻不变。平衡态的恢复过程受入射能量密度影响很小。在不同波长激光辐照下,光子能量越大,载流子密度和温度达到峰值所用时间越短,对应峰值越大,但衰减速度也越快。当入射光子能量大于单晶硅的直接带隙时,快速衰减时间常数可以与载流子能量弛豫时间相当。     

采用瞬态电致发光研究磷光掺杂体系发光瞬时过冲的发射机理

掺杂型有机电致发光器件中载流子累积、载流子复合等物理过程的深入了解对提高器件效率和稳定性有重要作用。通过瞬态电致发光测量可以研究掺杂型有机电致发光器件内部载流子累积。对结构为: ITO/NPB(30 nm)/host: Ir(ppy)₃/BCP(10 nm)/Alq₃(20 nm)/LiF(0.7 nm)/Al(100 nm)的器件分别研究主体材料以及客体掺杂浓度变化对有机掺杂型器件瞬态发光行为的影响。实验发现,当单脉冲驱动电压关闭后,只有TAZ: Ir(ppy)₃掺杂器件出现发光瞬时过冲现象,即发光强度衰减到一定时间时突然增强;且随着客体掺杂浓度的增加,瞬时过冲强度逐渐增强。通过分析TAZ: Ir(ppy)₃掺杂器件的瞬时过冲强度对主体材料与掺杂浓度的依赖关系,进一步发现,瞬时过冲效应强度主要受限于发光层内部积累的电子载流子;TAZ: Ir(ppy)₃发光层内电子容易被客体材料分子俘获并积累,电场突变时陷阱电子容易跳跃到主体材料上并与主体材料上积累的空穴形成激子,激子能量传递到客体材料上并复合发光继而出现发光强度的瞬时过冲现象。研究发光瞬时过冲行为可探究器件发光层内的载流子和激子的动态行为,有利于指导器件的设计,从而减少积累电荷的影响,提高器件的性能。     

单壁碳纳米管薄膜光电器件研究

制备了单壁碳纳米管薄膜光电器件, 在偏压和激光器照射条件下可产生净光电流。分别研究了偏置电压、激光功率、照射位置对净光电流的影响。实验表明, 激光照射薄膜中点, 净光电流随着偏压的增大而增大, 随激光功率的增大而趋于饱和, 偏压为0.2 V, 激光功率为22.7 mW时, 净光电流达到0.24 μA;无偏压, 激光照射薄膜不同位置时, 净光电流值关于器件中心对称分布, 照射两端点输出最大光电流, 照射中点输出趋于“0”。经分析, 在偏压和激光照射薄膜中心位置的条件下, 器件因内光电效应可产生净光电流;在无偏压和激光照射的条件下, 因光热电效应可产生净光电流, 并建立了温度模型, 根据单壁碳纳米管的热电势特性推导出了净光电流与光照位置的关系, 其符合实验结果;内光电和光热电效应是光电流产生、变化的原因, 在偏压和激光照射的一般条件下, 净光电流应是两种效应的叠加结果。器件所具有的光电特性使其在光伏器件、光传感器有应用的潜力。     

LiNbO3:Fe晶体二波耦合弱光放大的物理机理

对LiNbO₃: Fe晶体中二波耦合过程进行了动态观测.进一步探讨了LiNbO ₃:Fe晶 体中弱光放大的物理机理.发现LiNbO₃ : Fe晶体中二波耦合过程的弱光放大 对c轴指 向有明显的依赖关系，虽然光生伏打效应对光生载流子的迁移有主要贡献，但扩散机理的贡 献仍不可忽略.弱光最终得到放大是瞬态能量转移与扩散机理引起的能量转移的共同贡献.弱 光放大达到准稳态之后的下降过程为瞬态能量转移的时间指数衰减过程与光散射引起的能量 耗散的共同贡献. 关键词： 光折变效应 光放大 掺杂铌酸锂     

温差电效应及其应用

金属和半导体中存在电位差时产生电流,存在温差时产生热流。从电子论的观点来看,不论电流还是热流都与电子运动有关,故电位差、温度差、电流、热流之间会存在交叉关系,这就构成了温差电效应,又称热电效应。     

金属及合金材料低温绝对热电势的测量

在金属或合金材料中,由于热电效应的存在,温度梯度▽T可产生相应的电场E=S▽T(1)其中S为该材料的绝对热电势。电子扩散过程