在CoSb3方钴矿（热电的功能元素）的基础上纳米薄膜的相位组成和结构的形成

热电学是科学发展的前沿方向，旨在将热能直接转换为电能。该项目旨在研究在缺少运动组件条件下，热能来源以及极端条件下功能化的可行性，保障功能元件的高可靠性。这一技术可应用于航天、军事技术和日常生活。 转换效率由下列公式表达：ZT=S2 ??T/(kе+ kl)，其中σ是导热系数是塞贝克效应，T是温度，kе载热传导率，kl 晶格热导率。 尽管对获取高ZT值材料的有着积极尝试，目前，热电元素大部分是通过粉末冶金的方法获得的，其ZT值不超过1。在纳米尺寸的薄膜中，通过理论计算可以得知，ZT值可以大于等于2。 这是因为，在向纳米尺寸的转换中，电子声子的相互作用减小，而绝热隔离的声子子系统，几乎不参与热量从加热器到冷却器的传递。因此，热电材料的纳米结构因其低热传导性，可作为获得高ZT值的有效技术。 建议使用纳米尺寸的CoSb3-基的方钴矿膜作为高热电性能的热电材料。通过降低颗粒尺寸、在颗粒边界增加声子分散，同时由于材料中气孔的存在，可以极大地降低薄膜材料的晶体导热性。方钴矿化合物一个特殊的性质是当体积小的原子填入方钴矿的晶体结构的孔中时，晶格热导率有降低的可能性。合金原子（孔隙填充物），例如，钡，镱，铊，铈，镧元素的原子在共振频率中额外的散布热量，是由声子承载的，这样就会产生薄膜的较低热导率。因此，ZT的热电系数可超过1.4。 纳米厚度（10-50nm）的CoSb3/SiO2(100 nm)/Si(001)纳米尺寸薄膜合成物可以通过在10-9帕的真空中，覆盖了SiO2涂层的单晶硅衬底上，在室温中或温度加热至370-570K的环境中，Co和Sb的共沉积来获得。Sb的沉积将通过扩散喷管来展开，Co的沉积则通过电子束的方法。对于薄膜的合成，将会用到Ba, Yb, Tl, Ce, La。对于热处理，将在570-970K的温度中，对氮或者真空进行退火来完成。