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通过具有相同MVB化学键化合物复合提升SnTe材料热电性能
材料人测试客服小陈     2022-09-30 微信扫码分享 登录后可收藏  
应用场景:
热电转换技术
关键性能:
该创新研究策略将SnTe材料的最高热电优值提升至高达1.8
产品介绍:

据南京理工大学官网报道,陈光院士团队唐国栋教授联合亚琛工业大学德国科学院院士Matthias Wuttig教授、余愿博士,曲阜师范大学张永胜教授研究团队在国际著名期刊《Advanced Functional Materials》上发表了题为《Improved Solubility in Metavalently Bonded Solid Leads to Band Alignment, Ultralow Thermal Conductivity, and High Thermoelectric Performance in SnTe》的研究论文。( 文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202209980)。该团队提出通过具有相同Metavalent Bonding(MVB)化学键化合物复合能大幅提升掺杂元素在基体中的固溶度(图1)。大幅提升了SnTe材料热电性能。鉴于Ag在SnTe中固溶度极低(0.5%),创新性地提出了通过具有相同MVB化学键SnTe的AgSbTe2化合物复合,大幅提升了Ag元素在SnTe的固溶度,三维原子探针测试结果表明,通过在SnTe中复合AgSbTe2,可使Ag的固溶度由0.5%提升至7%。高Ag固溶度使得能带调控效果显著增强,高含量Ag进入Sn晶格进一步减少了SnTe轻重价带能量差至接近于零,导致了能带对齐效应,实现较大温区内塞贝克系数和功率因子的全面提升。同时,Ag固溶度的大幅提升使得点缺陷散射明显增强,点缺陷散射协同晶格应变形成声子散射中心调控SnTe的声子输运过程,使晶格热导率在873 K下降到0.3W m-1 K-1,达到理论计算的SnTe材料非晶极限值。该创新研究策略将SnTe材料的最高热电优值提升至高达1.8,并显著提升了其宽温域热电性能,其全温区平均热电优值达到1.0的记录值(图2),宽温域热电性能的提升有效提高了材料热电转换效率。该研究成果不仅为新型高性能热电材料的设计和性能优化提供了新思路,而且这一提升掺杂元素固溶度的新方法有望为不同类型材料设计提供了重要参考价值。

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