抗ドーピングSnTeシステムにおける強化された熱電特性
Li-Dong Zhao1, Xiao Zhang1, Haijun Wu
1School of Materials Science and Engineering, Beihang University , Beijing 100191, China.
Journal of the American Chemical Society
|February 13, 2016
まとめ
この研究は,電気輸送を最適化し,熱伝導性を減少させることで,亜鉛 Telluride (SnTe) の熱電性能を向上させる. ドーピングとストロンチウムテルリド (SrTe) を加えると,SnTe を示すピーク値 (ZT) が1.2になる.
科学分野:
- 材料科学
- 固体物理学
- 熱電機
背景:
- タンテルリド (SnTe) は熱電学的用途に有望な材料である.
- 熱電性能を向上させるには,電気輸送特性と熱伝導性の減少を同時に改善する必要があります.
- キャリア濃度の最適化とフォノン分散センターの導入は重要な戦略です.
研究 の 目的:
- SnTeの熱電性能を向上させるため
- フェルミレベルのチューニングを介して電気輸送特性を改善します.
- キャリアの移動性を損なうことなく,ナノ構造を用いて格子熱伝導性を減少させる.
主な方法:
- Ga,In,Bi,およびSbドーパントによるキャリア濃度の最適化によるフェルミレベルチューニング.
- ストレートな内毒ナノ構造を作るための第2段階としてSrTeを組み込む.
- 電気伝送特性 (シーベック係数,功率因数) と熱伝導性の測定
- 熱電気値 (ZT) の計算
主要な成果:
- 功率係数は21μW cm(-1) K(-2) で,ZTは823 Kで0.9で,Sn(0.97) Bi(0.03) Teで得られた.
- 格子熱伝導性は,室温で5.0%のSrTeで~2.0Wm−1K−1から~1.2Wm−1K−1に低下した.
- 823 KでピークZT1.2をSn (0.97) Bi (0.03) Te-3%SrTeのサンプルで達成した.
- 300〜823Kの温度範囲で0.7の高い平均ZTを得ました.
結論:
- 電気輸送の同時強化と熱伝導性の減少は,SnTeの熱電性能を大幅に高めます.
- ドーピングとSrTeの添加は,キャリア濃度を効果的に調節し,フォノン分散を導入します.
- SnTeは中温熱電学的用途に適している.
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