立方体GeMnTe2の不調和歪みとGeMnTe2の高熱電気特性-%SbTe
Jinfeng Dong1,2, Yilin Jiang1, Yandong Sun3
1State Key Laboratory of New Ceramics and Fine Processing, School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, People's Republic of China.
熱電性物質であるGeMnTe2は 局所的な歪みを示しています SbTeを合金することで熱電性能が向上し,シーベック係数と低熱伝導性により,ZT値は約1.5に達する.
科学分野:
- 材料科学
- 固体物理学
- 熱電機
背景:
- GeMnTe2は岩塩の立方体構造を示し,中温熱電学的用途に適しています.
- ニュートロン散乱データは,理想的な八面体位置から移動したGe2+カチオンで,GeMnTe2の局所的な歪みを明らかにします.
研究 の 目的:
- GeMnTe2の熱電特性に対するSbTe合金の効果を調査する.
- 強化された熱電性能の構造的および電子的起源を理解する.
主な方法:
- ニュートロン総散乱データのペア分布関数解析
- GeMnTe2とSbTeを合金して,キャリア濃度を調節する.
- シーベック係数,功率因数,熱伝導率を含む熱電特性に関する記述.
主要な成果:
- GeMnTe2-15.1%SbTeは,広範囲の温度 (300~823K) で高いシーベック係数 (>200μV K-1) を示しています.
- 合金は,高密度状態の有効質量と高重量移動性を示し,結果として823Kで15μWcm-1K-2の功率因子を示しています.
- 823 Kの非常に低い格子熱伝導度 (~0.5 Wm-1 K-1) は,構造的障害とナノ粒子に起因する.
- 400〜823Kの間には,ピークZT値約1. 5と平均ZT (ZTave) 0. 96が達成された.
結論:
- SbTe合金は,GeMnTe2の電子構造を効果的に調節し,その熱電特性を増強します.
- 構造的な複雑さ,中心外カチオンおよび乱れは,格子熱伝導性を大幅に低下させる.
- 最適化されたGeMnTe2-15.1%SbTe組成は,効率的な中温熱電性材料としての大きな可能性を示している.
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