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利用Pb(Zr,Ti)O<sub>3</sub>-Pb(Ni,Nb)O<sub>3</sub>陶瓷通过奥尔森循环实现热释电废热能量收集
摘要： 本文研究通过在铅镍铌锆钛酸盐（PNNZT）热释电陶瓷上执行奥尔森循环，利用其弛豫铁电相变过程实现废热直接转化为电能。首先测量了不同温度和电场范围内的等温双极位移-电场迟滞回线，发现当电场从零增至3 MV/m时，居里温度在150°C至240°C之间变化。通过在不同温度、电场强度和频率范围内循环测试样品，测得PNNZT材料奥尔森循环的能量密度与功率密度。实验记录到最大能量密度为1417 J/L/循环（采用200微米厚PNNZT材料，在20°C至240°C温度范围及0.3 MV/m至9.0 MV/m电场条件下以0.033 Hz频率循环），据我们所知这是热释电材料迄今实验获得的最高能量密度值。此外，在20°C至220°C温度范围及0.3 MV/m至9.0 MV/m电场条件下以0.09 Hz频率循环时，测得最大功率密度为78 W/L。
关键词： 废热、热释电、奥尔森循环、能量收集、PNNZT
更新于2025-09-23 15:21:21
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为低温可见光探测器设计的SnS/CdS异质结的结构与热释电特性
摘要： 基于光电效应的传统光电探测器会随着温度降低而表现出响应性能下降甚至无法工作。然而，深空探测与极地科考对低温可见光探测的需求日益增长。本研究设计了一种耦合热释电效应与光电效应的自供电可见光探测器以优化其低温探测性能——该器件由水热法生长的CdS纳米棒阵列表面覆盖SnS纳米薄片构成。SnS材料的选择使探测器具备强可见光吸收特性和优异的光电转换效率，而具有热释电特性的CdS纳米棒结构能有效调控低温下光生载流子的行为。研究发现该探测器的响应特性由热释电效应与光电效应的协同作用主导，且这种协同效应随温度降低更为显著：在130K温度下，650nm光照下的光响应电流较室温提升7.5倍，同时热释电电流与光电流的比值可达400%。此时器件的响应度高达10.4 mA W?1，比探测率达3.56 × 1011 Jones。这项工作为开发具有低温工作能力的高性能自供电可见光探测器提供了新思路。
关键词： 热释电、硫化镉、光电探测器、自供电、低温
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于红外激光的AlScN薄膜热电特性表征
摘要： 介绍了一种用于表征薄膜和厚膜热电特性的测量系统。该系统基于量子级联红外激光器，可对样品薄膜施加最高120kHz可调制的温度激励。我们选择掺钪氮化铝（AlScN）作为模型材料体系，因其具有优异的压电与介电性能以及CMOS工艺兼容性。通过测量热电响应及其温度特性，根据纵向有效压电模量d33推导出横向有效压电系数e31，并探讨了压电钳制效应对热电测量结果的贡献。本研究对在暴露膜结构上集成AlScN薄膜以实现高密度灵敏红外探测器具有重要价值。
关键词： 热释电、氮化铝钪、压电、铝钪氮
更新于2025-09-11 14:15:04
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用进废退：实用组件二阶效应对热释电效应收集能量存储的影响
摘要： 利用热释电效应获取能量作为低功耗应用（如自供电和自主无线传感器网络）的潜在能源来源已呈现增长趋势。所收集的能量通常功率较低，范围从毫瓦级到微瓦级以下。虽然热释电材料产生的电压可能相当可观，但电流往往很低，约为纳安量级。对于热释电能量收集而言，由于大热质量系统中温度振荡和瞬变过程缓慢，其工作频率也可能较低，通常远低于1赫兹。低功率水平与低工作频率的结合意味着：存储热释电材料产生的电能的方法，以及固有二阶损耗的影响，对于制造高效能量收集装置至关重要。本文研究了实用电容器和二极管用于储能时的二阶特性效应。通过检测商用元件的储能衰减特性并利用这些数据来表征二阶效应，随后选用特定元件构建热释电能量收集系统，以确定通过合理选择低损耗元件可能实现的性能提升。
关键词： 热释电、能量收集、能量存储
更新于2025-09-09 09:28:46