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热电转换技术作为一种新型的、环境友好的能源转化技术,有着广泛的应用前景。然而,热电器件的低转化效率使其在实际应用中受到一定限制。纳米技术则为研发高性能的热电材料提供了可能性。然而,由于纳米级的尺寸特征,传统的测量设备已经不能较好的用于测量热电性质。因此,发展介观热电材料的热电性质测量方法很有必要。 热电材料的热电转换效率主要由材料的无量纲品质因子Z决定。它的定义为:Z=σS2/λ,其中,S为材料的Seebeck系数,σ为材料的电导率,λ为材料的热导率。热电优值Z与Seebeck系数的平方成正比关系。可以看出,Seebeck系数是一种很重要的性能参数。因此,准确测量Seebeck系数对新型热电材料的研究是很有意义的。 众所周知,Bi2Se3、Bi2Te3系热电材料是常温下性能最好也是研究比较成熟的热电材料,通过内部载流子运动实现热能和电能直接相互转换,其具有比较大的热电性能优值。而且,它们还是一种新型的三维拓扑绝缘体材料,具有丰富奇特的电子特性。这种物质态的体电子态是有能隙的绝缘体,而其表面态则是无能隙的金属态。到目前为止,对热电材料的研究主要还是块体材料为主,目前利用高温烧结方法所制成的体相单晶样品都具有很大的缺陷密度并被严重掺杂,掩盖了拓扑绝缘体表面态的新特物性。因此,本文: 1.采用一种被用于碳纳米管、石墨烯等介观、纳米材料热电势测量的方法,测量拓扑绝缘体Bi2Se3薄膜的热电势和能斯特效应,提供了拓扑绝缘表面态的更多信息。 2.通过低温测量平台,对不同厚度,不同载流子种类的Bi2Se3薄膜进行低温电子输运和热电效应的测量,来观测这些因素对热电性质的影响。 3.对同一Bi2Se3薄膜样品进行等离予体刻蚀,使其表面发生变化,并通过低温测量来研究拓扑绝缘体材料的表面态与其热电性质的相互关系。