领物课堂 | 全固态热电制冷技术——Seebeck/Nernst及其逆效应

课程简介

低温区热泵技术在军事、国防、科研等领域扮演着重要角色，其应用环境主要包括：冷却太空红外探测器、使物质进入超导/超流态、氢/氦/氧液化器、冷冻医疗等。到目前为止，气体压缩技术是面向商业化低温区应用的接触式热泵的可选手段之一，通过气液相变或气体绝热膨胀实现室温附近（氟利昂）或低温区（氦气）的热泵需求。此外，准固态的磁卡技术以固体内部的磁偶极子作为“冷媒”，在磁场的作用下与声子发生相互作用也可以实现热泵的目的。

在众多热泵技术之中，基于热电效应的热泵技术具有一系列显著的技术优点：全固态无传动部件（热交换器或热开关）、无需交变外场、易小型化、低维护周期等。热电热泵技术以固体内部的电子作为“冷媒”，通过电流驱动其定向运动从而实现电能和热能的直接转换，是目前商业化最广的室温固态制冷技术。那么，有无可能使热电技术服务于低温区的热泵需求呢？

在本次课程中，我们特别邀请到同济大学材料科学与工程学院陈志炜副教授，带来题目为全固态热电制冷技术——Seebeck/Nernst及其逆效应的报告，并向大家介绍热电技术在低温制冷领域的新应用。利用半金属材料中丰富的电子和空穴，在磁场的帮助下实现了它们在热流垂直方向上热电效应的正面叠加。

本次课程将主要介绍以下内容：

1、固态热电制冷的技术特点；

2、双极扩散效应增强横向热电输运的机制；

3、基于上述机制的电子工质优化方案；

4、纵向（Seebeck）、横向（Nernst）热电输运测量及数据分析；

5、半导体/半金属材料的横向热电输运性能。

主讲人 陈志炜

副教授

同济大学 材料科学与工程学院

陈志炜，2019年于同济大学材料系获得博士学位，同年进入同济大学物理系进行博士后研究；2022年加入同济大学材料学院担任副教授。研究兴趣是热电技术的低温区应用，以及固体材料中的电子/声子输运性质研究。

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