p-型層狀氧化鋅的熱電性質研究

李思樺， 李永華， 呂 兵， 王曉璐

(1. 貴州師范大學 物理與電子科學學院， 貴陽 550000； 2. 貴州師范大學 基建管理處， 貴陽 550000)

1 引 言

自從石墨烯被英國曼徹斯特大學物理學家用微機械剝離法從石墨中分離出來以后，打破了大多數物理學家認為的熱力學漲落不允許二維晶體存在于有限溫度的看法[1-6]. 由于石墨烯在光學、電學、力學等方面表現出的優異特性，引起了大家對于二維材料的廣泛關注. 一方面，氧化鋅(ZnO)是一種具有寬帶隙(3.37 eV)[7]的半導體，其有優異的電荷載流子輸運性能、在高溫下的強穩定性、制作原材料價格低廉和制作方法簡便受到了大家的日益青睞. 已有研究表明，當纖鋅礦結構氧化鋅的體積減少到幾個原子層時，氧化鋅可以轉化為和石墨烯一樣平面且呈蜂窩狀結構，氧化鋅之間的化學鍵由sp3雜化轉為sp2雜化[8].

另一方面，環境污染和能源枯竭隨著工業化的發展變得日益嚴重，而電能作為人類生活所必須的能源，使得熱電材料作為一種清潔能源走入了人們的視野[9, 10]. 熱電材料的理論基礎是塞貝克效應和珀爾帖效應，說明了熱能和電能可以直接轉換. 對于材料的熱電性質的熱電性能可以用無量綱的熱電優值ZT值來衡量,其中

公式中的S為塞貝克系數，σ為電導率，T為溫度，κι為晶格熱導率和κe為電子熱導率. 從公式中可以看出當S2σ越大，而κι+κe越小時，則一個材料的熱電性能越優越，人們通常將S2σ稱為功率因子[9]. 因此，在尋找高效的熱電材料時，通常是……