1.1前言 在当今世界和中国的工业发展潮流之中，绿色工业，可持续发展，循环发展工业是新的发展方向，在工业革命过后的两百多年，世界各地都在进行着如火如荼的工业发展，无论是重工业还是轻工业的过度发展，化石燃料的过度使用，最终都会导致对大自然的过度开发，并且对环境造成污染，超过环境的承受程度，现如今，世界各国已经开始寻找新型能源，而且化石燃料的低利用率也是造成其浪费的一大原因，而利于工业过程中产生的废热，废气，并将其转换成电能，可以充分利用燃料，最大化经济效益。

热电发电技术可以将废热，废气转换成电能，而高热电转化率，高品质热电性能的热电材料引起了各界广泛的研究兴趣。

热电材料可以通过其内部载流子（载流子包括材料内部的电子，空穴）运动从而将热能直接转换成电能的半导体功能材料，在热电发电和热电制冷装置中具有很好的应用前景。

2.1半导体理论基础 2.1.1 本征半导体：对于没有杂质和缺陷的半导体，它的导电机制是电子与空穴的混合导电，这种导电性能称为本征导电（intrinsic conduction），参与导电的电子和空穴称为本征载流子（intrinsic carrier），这种没有杂质和缺陷的纯净半导体称为本征半导体（intrinsic semiconductor），在本征半导体中，参与导电的电子和空穴的数目是相等的，总电流是电子流和空血流的总和，由于禁带的存在，跃迁到空带的电子数目是有限的，即载流子的浓度很小，因此本征半导体的导电性能是较差的，一般没有什么利用价值，这也是我们开展研究工作的目的所在。

2.1.2 杂质半导体：在纯净的半导体晶体中用扩散等方法掺入微量其他元素的原子，将会显著的改变半导体的导电性能，例如在99.99%纯的锗（Ge）中掺入百万分之一砷（As）后，其导电率将增加数万倍，所掺入的原子，对半导体基体来说称为杂质，掺有杂质的半导体称为杂质半导体，杂质半导体可以分为两类，一类以电子导电为主，称为n型半导体（n-type semiconductor）；另一类以空穴导电为主，称为p型半导体（p-type semiconductor）。

2.1.3 n型半导体：常用的本征半导体如硅（Si）或锗（Ge）都是四价元素，如果在硅中掺入五价元素如磷（P），砷（As）或锑（Sb）等原子后，它们将在晶体中替代硅原子，除了4个电子与近邻形成共价键外，还多出一个电子在杂质离子的周围，这种提供电子的杂质，称为施主（donor）杂质。

杂志价电子在杂质能级上时，并不参与导电。

但是，在受到激发时，由于这能级接近导带底，杂志价电子极易向导带跃迁，向导带供给自由电子，所以这种杂质能级又称为施主能级，即使掺入很少的杂质，也可使半导体导带中自由电子的浓度比同温度下纯净半导体导带中的自由电子浓度大很多倍，这就大大增强了半导体的导电性能。

此次实验的初始Bi2O2Se即为n型半导体，通过掺杂，增加其自由电子浓度，即有希望提高其热电性能。

2.1.4 P型半导体：如果在硅中掺入三价元素如硼（B），铝（Al）或铟（In）等原子后，它们将在晶体中代替硅原子形成共价键时，还缺少一个电子，这相当于提供一个空穴，这个空穴吸附在带负电的杂质离子周围，这种接受电子的杂质，称为受主（acceptor）杂质。