Synthesis and Optimization of Chalcogenides Quantum Dots Thermoelectric Materials (eBook)

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2016 | 1st ed. 2016
XII, 114 Seiten
Springer Berlin (Verlag)
978-3-662-49617-6 (ISBN)

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Synthesis and Optimization of Chalcogenides Quantum Dots Thermoelectric Materials - Chong Xiao
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This thesis focuses on chalcogenide compound quantum dots with special crystal structures and behaviors in an effort to achieve the synergistic optimization of electrical and thermal transport for high-efficiency thermoelectric materials. The controllability and large-scale synthesis of chalcogenide quantum dots are realized through simple colloid synthesis, and the synergistic optimization of the materials' electrical and thermal transport properties is successfully achieved. Furthermore, the book explores the mechanism involved in the integration of high thermoelectric performance and reversible p-n semiconducting switching in bimetal chalcogenide semiconductors. As such, the thesis will be of interest to university researchers and graduate students in the materials science, chemistry and physics.

Parts of this thesis have been published in the following journal articles: 6
Supervisor’s Foreword 7
Acknowledgments 8
Contents 10
1 Introduction 12
1.1 Background 12
1.2 Thermoelectric Effect and Applications 13
1.3 Performance Parameters of Thermoelectric Materials 15
1.4 Progress in Optimization of the Thermoelectric Parameters 17
1.4.1 Individual Parameter Modulation 17
1.4.1.1 Reducing the Lattice Thermal Conductivity 17
1.4.1.2 Increasing the Seebeck Coefficient 20
1.4.2 Two Parameters Synergistic Modulation 22
1.4.2.1 Synergistic Optimization of the Seebeck Coefficient and Thermal Conductivity 22
1.4.2.2 Synergistic Optimization of Electrical Conductivity and Thermal Conductivity 25
1.4.2.3 Synergistic Optimization of Seebeck Coefficient and Electrical Conductivity 26
1.4.3 Three Parameters Synergistic Modulation 32
1.5 Our Main Goals 34
References 37
2 Superionic Phase Transition Optimizing Thermoelectric Performance in Silver Chalcogenide Nanocrystals 46
2.1 Motivation 46
2.2 Results and Discussion 48
2.3 Conclusion 58
References 58
3 Two Metal Ion Exchange Realizing Efficient Thermoelectric Properties and p–n–p Conduction Type Transition 61
3.1 Motivation 61
3.2 Results and Discussion 63
3.3 Conculsion 72
References 72
4 Toward “Phonon Glass Electron Crystal” in Solid-Solutioned Homojunction Nanoplates with Disordered Lattice 75
4.1 Motivation 75
4.2 Results and Discussion 78
4.3 Conculsion 87
References 87
5 Magnetic Ions Dope Wide Band-Gap Semiconductor Nanocrystals Realizing Decoupled Optimization of Thermoelectric Properties 89
5.1 Motivation 89
5.2 Results and Discussion 91
5.3 Conclusion 98
References 99
6 Magnetic Ions Fully Substituted Wide Band-Gap Semiconductor Nanocrystals for Decoupled Optimization of Thermoelectric Properties 101
6.1 Motivation 101
6.2 Results and Discussion 103
6.3 Conclusion 110
References 111
7 Experimental Part 113
7.1 Materials 113
7.2 Samples Preparation 113
7.2.1 Synthesis of Ag2Se and Ag2S Nanocrystals 113
7.2.2 Synthesis of Ag4SeS Nanocrystals 113
7.2.3 Synthesis of AgBiSe2 Nanocrystals 114
7.2.4 Synthesis of AgBi1?xSbxSe2 Solid Solution Nanoplates 114
7.2.5 Synthesis of AgBi0.5Sb0.5Se2 Solid-Solutioned Homojunction Nanoplates 114
7.2.6 Synthesis of Cu2XSnS4 Nanocrystals 115
7.2.7 Surfactants Removal Process and Bulk Samples Preparation 115
7.3 Characterizations 116
7.4 Thermoelectric Properties Measurements 116
7.5 Positron Annihilation Spectroscopy 116
7.6 Calculation Details 117
7.6.1 Calculation Details for Ag2Se 117
7.6.2 Calculation Details for AgBiSe2 117
7.6.3 Calculation Details for Cu2XSnS4 123
References 124

Erscheint lt. Verlag 29.2.2016
Reihe/Serie Springer Theses
Springer Theses
Zusatzinfo XII, 114 p. 65 illus., 64 illus. in color.
Verlagsort Berlin
Sprache englisch
Themenwelt Technik Elektrotechnik / Energietechnik
Technik Maschinenbau
Schlagworte Chalcogenides Compound • electron transport • Phonon Glass Electron Crystal • Quantum dots • Synergistic Optimization • Thermal transport • Thermoelectric materials
ISBN-10 3-662-49617-8 / 3662496178
ISBN-13 978-3-662-49617-6 / 9783662496176
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