通过定制化学键来进行两步相位操纵,从而产生高性能GeSe热电

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 固态物理 固态物理
• 热电材料 热电材料

背景情况:

• 阶段工程对于热电功率因子至关重要,但对于低对称性化合物,单阶段方法是不够的.
• 实现高密度状态的有效质量和优秀的热电功率 (zT) 需要先进的策略.

研究的目的:

• 开发一种新的两步相位操纵策略,以提高化 (GeSe) 的热电性能.
• 为了研究化学键的逐步定制对晶体对称性,带结构和热电特性的影响.

主要方法:

• 采用了一种两步阶段操纵策略,涉及CdTe合金和Pb在GeSe中融入.
• 利用CdTe合金来放大山谷退化和过渡到一个元价方圆形相,抑制皮尔尔斯扭曲.
• 嵌入Pb以诱导多价值带的收,并通过抑制皮尔尔斯扭曲来增强密度状态的有效质量.

主要成果:

• 在773K时实现了热电功率 (zT) 的显著提升,为0.9 Ge$_{0.80}$Pb$_{0.20}$Se(CdTe) $_{0.25}$.
• 演示了rhombohedral GeSe中的元价联结促进了高的Ge空置度,小带有效质量,以及改善载体度和移动性.
• 由于微弱的化学键和强大的格子不和性,观察到格子导热率的降低.

结论:

• 通过逐步化学键量身定制的两步相位操纵策略,对于提高p-bonded chalcogenides的热电性能至关重要.
• 这种方法有效地优化了带退化和状态密度有效质量,从而产生了优越的热电特性.
• 这些发现突出了设计高性能热电材料的有希望的途径.