通过引入Sn空隙,在多晶SnSe中实现高热电功率
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
概括
研究人员通过引入空位,在多晶化 (SnSe) 中实现了创纪录的高热电功率 (ZT) ~2.1. 这种突破增强了电特性,并降低了热导率,
科学领域:
- 材料科学
- 固态物理
- 能源转换
背景情况:
- 热电发电提供了将热量转化为电力的清洁方法.
- 锡化物 (SnSe) 晶体具有极高的热电功率 (ZT).
- 实际应用需要具有可比ZT值的多晶SnSe.
研究的目的:
- 在多晶SnSe中实现高ZT值,以实现高效的热电发电.
- 调查锡空缺在增强热电特性中的作用.
- 优化SnSe的电气和热传输特性.
主要方法:
- 通过控制空位的多晶SnSe合成 (Sn$_{x}$Se).
- 测量热电特性 (ZT,电导率,功率因子,热导率).
- 了解空位对电子结构和声子散射的影响.
主要成果:
- 在多晶SnSe和Sn空隙中,在873K时实现了创纪录的高ZT值~2.1.
- 引入Sn空位显著增加了载体度,提高了电导率和功率系数.
- 通过破坏格子结构和增强声子散射,空隙降低了导热性.
- 第一个原则的计算证实了Sn-空位诱导的费米水平下移和价值带相互作用.
结论:
- 锡空隙在多晶SnSe中协同优化电气和热传输.
- 在多晶SnSe中获得的高ZT值 (~2.1) 为有效的固态热电器铺平了道路.
- 这项工作加速了SnSe在热电发电中的实际应用.


