在基于纳米结构的PbTe的热电材料中增加了声子散射的起源
Jiaqing He1, Joseph R Sootsman, Steven N Girard
1Department of Materials Science and Engineering, Northwestern University, Evanston, Illinois 60208, USA. jiaqing-he@northwestern.edu
Journal of the American Chemical Society
|June 8, 2010
概括
将 (Sb) 添加到化 (PbTe) 热电材料中,可以显著降低晶格导热率. 这是由于在接口上增加了应变和不合适的位移,从而提高了热电性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 热电材料有效地将热量转化为电力.
- 降低格子导热率对于提高热电效率至关重要.
- 纳米结构和缺陷可以分散声子,从而降低热导率.
研究的目的:
- 研究PbTe-X (X = Sb, Bi, Pb) 系统中的声子散射机制.
- 确定纳米结构和缺陷对晶格导热性的影响.
- 将微观结构特征与热电性能相关联.
主要方法:
- PbTe-X材料的实验合成和表征.
- 测量格子导热性的测量.
- 纳米结构,缺陷和界面应变的分析.
- 网格导热性的理论计算.
主要成果:
- PbTe-2% Sb表现出最低的晶格导热率.
- PbTe-2% Sb在接口上显示了增加的应变和不合适的位移.
- 2%的PbTe-Bi和2%的PbTe-Pb样本显示出不同的纳米结构和分散机制.
- 实验结果与理论计算非常接近.
结论:
- 不合适的位移,纳米级粒子和界面应变是这些材料中声子散射的关键.
- 粒子诱导的弹性扰动破坏了声子的传播.
- 降低格子导热率可以提高热电功率.
