ポリクリスタルのSnSeにSn空白を導入することにより,高熱電気値を達成する
Wei Wei1, Cheng Chang2, Teng Yang3
1MIIT Key Laboratory of Advanced Metallic and Intermetallic Materials Technology, School of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology , Nanjing 210094, China.
Journal of the American Chemical Society
|December 16, 2017
まとめ
研究者は,ポリ結晶亜鉛セレニド (SnSe) で,亜鉛の空白を導入することにより,記録的な高温電気値 (ZT) ~2.1を達成しました. 熱を電気に効率的に変換するために 熱伝導性を低下させます
科学分野:
- 材料科学
- 固体物理学
- エネルギー変換
背景:
- 熱電気発電は 熱を電気に変換するクリーンな方法です
- スチーンセレニド (SnSe) の結晶は超高温電気値 (ZT) を表している.
- 比較可能なZT値を持つ多結晶SnSeは,実用的なアプリケーションのために必要である.
研究 の 目的:
- 効率的な熱電気発電のために多結晶SnSeで高いZT値を達成する.
- 熱電性特性の強化におけるチンの空白の役割を調査する.
- SnSeの電気的および熱的輸送特性を最適化するために.
主な方法:
- ポリクリスタルのSnSeの合成と制御された亜鉛の空白 (Sn$_{-x}$Se).
- 熱電特性 (ZT,電気伝導性,功率因数,熱伝導性) の測定
- 電子構造とフォノン散乱に対する空白の影響を理解するための計算です.
主要な成果:
- ポリクリスタルのSnSeでSn空白で約2. 1の記録的な高いZT値を達成した.
- Snの空白を導入すると,キャリアの濃度が大幅に増加し,電気伝導性とパワーファクターが向上します.
- 空白は,格子構造を破壊し,フォノン散乱を増加させることで,熱伝導性を低下させた.
- 最初の原理の計算は,Sn-vacancyによるフェルミレベルのダウンシフトとバレンスの帯の相互作用を確認した.
結論:
- 亜鉛の空白は,多結晶SnSeの電気と熱の輸送を相乗的に最適化します.
- 多結晶SnSeで達成された高いZT値 (~2.1) は,効果的な固体熱電気装置の道を開く.
- この研究は,熱電発電におけるSnSeの実用的な応用を加速します.
