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feiyue_金虫 (小有名气)
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[交流]
热电----载流子过滤（energy filtering）理论知识交流
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如题。 都放假了不知道还有没有人。 现在做热电在理论方法上载流子过滤或称能量过滤是一个重要的研究方法。通过构造一个势垒（potential barrier）过滤低能载流子让高能载流子参与输运从而提高Seebeck系数，但由于部分载流子被过滤，所以电导会降低。以优化壁垒高度和载流子浓度是使用能量过滤面临的主要问题。 我想询问的是：势垒过滤的基本物理机理是怎么样的？ 什么是势？势垒如何散射载流子、声子？ 希望大家多来交流交流~ |
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 热电材料 |
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穿越千年: 回帖置顶 2015-02-06 08:44:18
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穿越千年: 回帖置顶 2015-02-06 08:44:18
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feiyue, 参考这篇文章：Rational Design of Advanced Thermoelectric Materials，图1和文章中相关的描述。 电荷密度随着电子的能量是有一定的分布的，这个分布相对于费米能级的不对称性越强，Seebeck就越大。如果能提供一个势垒，比如图一中的晶界可以提供，能量低的电子就不能越过这个势垒，这样就剩下高能的电子，这部分电子的平均能量高，导致电子整体的能量分布对于费米能级有非常强的不对称，这样Seebeck就大。一般来说，可以简单的认为能量低于势垒的电子就不能通过这个势垒，被散射了。另外一个角度，载流子波长和晶粒大小的比较，当两者接近，散射严重。 |
15楼2015-02-04 18:37:44
wtr083708
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feiyue_: 回帖置顶 2015-02-06 14:24:44
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壁垒过滤一开始是在基体中掺入纳米颗粒进行过滤，如下图一（出自Large Enhancements of Thermopower and Carrier Mobility in Quantum Dot Engineered Bulk Semiconductors），另外一种还有构造界面势垒过滤，而不是单单的纳米颗粒过滤了。我在想如果是纳米颗粒的话，由于壁垒的宽度如果和载流子平均自由程相当或者更大可以起到较好的散射和阻碍作用（同时对声子也起散射的作用，降低热导），但如果壁垒宽度比较小那么散射过滤效果将减弱；那么采用壁垒过滤是否可以将能量低的几乎全部阻隔下来，这样效果更好。 关于界面类型的壁垒过滤我看的文章比较少~ 另一个更大的问题是：这个壁垒的高度是怎么确定的？ 就如图一所示起到，我选择何种材料它的壁垒高度就恰好起到最佳过滤效果，怎么来选这个材料是个难题。对于这个问题Je-Hyeong 的Electron energy filtering by a nonplanar potential to enhance the thermoelectric power factor in bulk materials这篇文章有提到，不过我没看懂。  2.jpg |
43楼2015-02-06 14:24:33
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9楼2015-02-04 18:14:22
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