结构演变和结合不均性,在Cu₂CoSnS_4-Se_{材料中实现高热电性能}

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 固态物理 固态物理
• 能源转换 能源转换

背景情况:

• 由于成本,环境友好和稳定性,轻质钻石状结构 (DLS) 材料对热电 (TE) 应用具有前景.
• 在TE应用中DLS材料的关键挑战包括高晶格导热率和低载体流动性.

研究的目的:

• 调查离子替代对Cu2CoSnS4-xSex性能的影响,以提高热电性能.
• 通过晶体对称和粘合工程来探索改善轻质DLS材料中的TE效率的策略.

主要方法:

• 对Cu2CoSnS4-xSex具有不同含量的结构性,微结构性,电子性和热性质的系统研究.
• 分析晶体对称性,结合不均性和热电传输特性之间的关系.

主要成果:

• 在Cu2CoSnS4-xSex中增加的含量促进了理想的四面体键角度,增强了晶体对称性和载体移动性.
• 阳离子替代和阴离子相互作用诱导了显著的网格不和性,有效地降低了网格导热率 (κL).
• 热电功率 (ZT) 为Cu2CoSnSe4达到0.75,这是由于功率因子的提高和 κL的降低所致.

结论:

• 同时增强晶体对称性和粘合不均性是改善DLS材料中TE性能的有效策略.
• 晶体对称性和粘合特性显著影响DLS材料的运输特性.
• 这项研究为开发用于高效热电能转换的新型DLS材料提供了途径.