Realización de termoeléctricos de tipo N con rendimiento competitivo mediante la supresión de vacantes de Sn

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física del estado sólido
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• El tellururo de estaño (SnTe) es un material termoeléctrico prometedor, pero lograr una conductividad de tipo n es difícil debido a las vacantes de estaño inherentes.
• El desarrollo de SnTe de tipo n eficiente es crucial para la realización de dispositivos termoeléctricos rentables basados en patas de tipo n y p.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar materiales termoeléctricos de alto rendimiento de tipo n SnTe.
• Para suprimir las vacantes intrínsecas de estaño e introducir el dopaje de electrones.
• Investigar los efectos de la aleación y el dopaje en las propiedades termoeléctricas.

Principales métodos:

• Síntesis de SnTe de tipo n mediante aleación de plomo (Pb) para suprimir las vacantes de estaño (Sn).
• Se introdujo el dopaje de electrones utilizando yodo (I) para cambiar el transporte eléctrico del tipo p al tipo n.
• Se utilizó microscopía electrónica de transmisión para confirmar la población vacante.

Principales resultados:

• La aleación de Pb efectivamente llena las vacantes de Sn, reduciendo su concentración.
• El dopaje de yodo cambió con éxito el material a la conductividad de tipo n.
• Mejora de la conductividad eléctrica a través de bandas de conducción afiladas (aleación de Pb) y reducción de la conductividad térmica de la red a través de la dispersión de fonones (aleación de Pb y dopaje I).
• Logró una cifra máxima de mérito (ZTmax) de ~0.8 a 573 K y un promedio de ZTave de ~0.51 de 300-823 K para el tipo n Sn_0.6Pb_0.4Te_0.98I_0.02.

Conclusiones:

• Se han desarrollado con éxito materiales termoeléctricos de tipo nTe de alto rendimiento.
• La estrategia de suprimir las vacantes de Sn y el posterior dopaje de electrones es eficaz.
• El rendimiento obtenido coincide con el excelente SnTe de tipo p, lo que convierte al SnTe de tipo n en un candidato viable para la generación termoeléctrica.