光热电效应是近年来涌现的一种新型的光电探测机制，具有可零偏压工作、宽谱响应、不受带隙限制的优点，在红外和太赫兹波段具有广阔的应用前景。随着纳米材料中热载流子的高效利用以及对室温长波探测需求的增加，光热电效应研究近年来发展迅速，涌现出一系列新材料和新型器件设计方法。在近年来已发表的光热电效应综述文章的基础上，本文重点对光热电效应的机理、仿真、材料相关参数测量方法、器件设计，以及探测性能近三年的进展进行了梳理和总结，希望能给相关领域的研究人员提供有益参考。

针对紫外、可见、红外等激光器输出功率测试需求, 提出一种由传热体、吸收层、绝缘层和热电偶构成的热电堆型激光功率计。结合热效应和塞贝克效应理论, 采用 Solidworks三维设计软件构建不同关键结构尺寸的模型, 通过 ANSYS Workbench仿真软件建立了热电耦合仿真分析模型, 分析关键结构尺寸参数对输出电压以及温度分布的影响关系。采用机械加工、镀膜和喷砂工艺设计热电堆型激光功率计, 设计封装结构和电路补偿对输出电压进行放大和校准, 结果表明, 传热体厚度、热偶条对数和长度都是影响激光功率计输出电压的关键性因素。

利用第一性原理对Li原子掺杂C28的分子器件的热自旋输运性质进行了计算。在不同的温度场下，上下自旋分别为Li原子掺杂C28的分子器件中的空穴和电子提供了输运通道，在MJ1和MJ3分子器件中，热自旋电流随着温度增加而增大，但在MJ2分子器件中，热自旋电流先增大再减小。三种分子器件都出现了自旋塞贝克效应，MJ2还出现了负微分电阻现象，利用费米-狄拉克分布和自旋输运谱对其物理机理进行了解释。根据Li掺杂C28的单分子器件的热自旋输运性质，可设计新的自旋纳米器件。

自旋塞贝克效应是由(亚)铁磁体中的温度梯度引起自旋塞贝克电压信号的现象，目前已成为热自旋电子学研究的热点领域之一。本文采用反应磁控溅射工艺在Si衬底上沉积NiO薄膜，分别研究了溅射功率、氧氩比例、溅射气压、衬底温度对NiO薄膜微观结构和表面形貌的影响，实验中反应磁控溅射最适工艺条件为溅射功率110 W、氧氩比例0.15(O2 15 mL/min; Ar 100 mL/min)、溅射气压0.3 Pa、衬底温度400 ℃。研究了Si/NiO/Pt结构中温度梯度(温差)、磁场角度、NiO厚度变化和Pt厚度变化对自旋塞贝克电压的影响。结果表明，自旋塞贝克电压与温差呈简单的线性关系，温差越大测得的自旋塞贝克电压越高; 磁场角度与自旋塞贝克电压之间满足余弦函数关系式，即在0°和180°时所得自旋塞贝克电压最大，90°和270°时为零; 反铁磁性绝缘层NiO的厚度越大，所测得的自旋塞贝克电压信号越强; 顺磁金属层Pt的厚度越大，自旋塞贝克电压信号越弱。

针对微弱太赫兹激光功率的测试需求，本文研究一种可以提高太赫兹探测器响应度的方法。采用反射式太赫兹时域光谱分析仪测试太赫兹激光吸收材料的吸收率，选择吸收率高的材料作为太赫兹激光的吸收材料；使用直流磁控溅射技术在太赫兹激光吸收材料底部均匀的镀上一层金薄膜；利用具有高导热率和高粘接强度的固化液体硅胶把太赫兹激光吸收材料与热电堆的热端粘接在一起，并把热电堆的冷端与热沉紧密粘贴。理论分析和实验结果表明此方法有效提高了热电堆的热电转换率和吸收材料对太赫兹激光的吸收率，从而使太赫兹探测器的响应度提升了7.9%。因此，本文研制的太赫兹探测器在0.1 THz～10 THz 范围内，能够实现微瓦量级太赫兹激光功率的测试。

基于氧化物高温超导体YBa2Cu3O7-δ的各向异性Seebeck(塞贝克)效应,制作了室温下的激光功率计,并测量了从红外到紫外波段下的激光响应.结果表明,在一定激光功率范围内,器件的信号响应与激光功率呈较好的线性关系.综合性测试表明,这类器件的优点是频谱响应宽,时间响应可达到ns量级.