Aleaciones PbSe estructuradas jerárquicamente de tipo p con alto rendimiento termoeléctrico posibilitado por una...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física del estado sólido
• Productos térmicos

Sus antecedentes:

• El selenuro de plomo (PbSe) tiene potencial para aplicaciones termoeléctricas, pero requiere optimización.
• El ajuste de la estructura de la banda electrónica es crucial para mejorar la eficiencia termoeléctrica.

Objetivo del estudio:

• Diseñar jerárquicamente la estructura de la banda electrónica de PbSe para mejorar el rendimiento termoeléctrico.
• Investigar los efectos de la aleación de PbTe y la sustitución de Cd en las propiedades termoeléctricas del PbSe.

Principales métodos:

• Aleación de PbSe con PbTe para modificar las compensaciones de energía de la banda de valencia (Δ E_V).
• Sustitución de Cd en los sitios Pb para ajustar aún más Δ E _{V y el coeficiente de Seebeck.}
• Análisis del transporte de carga y de la conductividad térmica de la red.

Principales resultados:

• La aleación con 15 mol% de PbTe acelera la convergencia de la banda de valencia inducida por la temperatura en PbSe.
• La sustitución de 3 mol% de Cd disminuye Δ E_V y aumenta el coeficiente de Seebeck.
• La conductividad térmica del enrejado se redujo a un límite casi amorfo (0,5 W m ^{-1 K -1).}
• Se alcanzó una ZT pico de 1.7 a 900 K y una ZT promedio de ~1 (400-900 K) en Pb_0.95Na_0.02Cd_0.03Se_0.85Te_0.15.

Conclusiones:

• La ingeniería de banda jerárquica a través de aleación y sustitución es una estrategia efectiva para termoeléctricos basados en PbSe.
• El material desarrollado muestra un rendimiento termoeléctrico significativamente mejorado en comparación con el PbSe prístino.
• Este trabajo proporciona una vía para el diseño de materiales termoeléctricos de alto rendimiento.