通过能量频段和缺陷工程,同时提高n型Mg3Sb1.5Bi0.5基Zintls的热电和机械性能
Lu Yu1, Xiao-Lei Shi2, Yuanqing Mao2,3,4
1College of New Energy and Materials, China University of Petroleum, Beijing, 102249, People's Republic of China.
ACS nano
|January 2, 2024
概括
与 (Te) 和 (Y) 配合Mg3Sb1.5Bi0.5的配合可提高热电性能. 这种优化实现了超过1.7的峰值值值 (ZT),改善了设备应用的材料稳定性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 固态物理 固态物理
- 热电学是一种热电学.
背景情况:
- 在Mg3Sb1.5Bi0.5中实现n型导电性是提高热电性能的关键.
- 供体兴奋剂策略对于优化热电材料至关重要.
研究的目的:
- 优化Mg3Sb1.5Bi0.5的热电性质,通过与Te和Y的联合剂.
- 调查Te和Y联合兴奋剂对电气和热传输特性的影响.
- 为了提高Mg3Sb1.5Bi0.5.5的优点 (ZT) 和机械性能.
主要方法:
- 构成设计和费米水平分析的第一原则计算.
- 与Te和Y共同合Mg3Sb1.5Bi0.5以产生Y0.01Mg3.19Sb1.5Bi0.47Te0.03.0 的结果.
- 微/纳米结构的表征,以分析缺陷和粒度边界.
- 测量热电性质,包括功率图 (ZT) 和功率系数.
主要成果:
- 在Y0.01Mg3.19Sb1.5Bi0.47Te0.03.3K时达到超过1.7的峰值ZT.
- 催化剂将费尔米水平转移到导电带中,诱导n型行为.
- Y-doping进一步改变了费米水平,减少了带隙,并将功率因子提高到>20μW cm-1 K-2.2.
- 协同兴奋剂诱导了晶格缺陷和粒度边界,分散了声子,并将导热率降低到0.83 W m-1 K-1.1.
- 由于诱导的网格缺陷,提高了机械性能.
结论:
- 与Te和Y一起合Mg3Sb1.5Bi0.5是一种有效的策略,可以提高热电性能和机械性能.
- 该研究为设计先进热电材料的组成和结构提供了一条途径.
- 优化的热电材料显示出设备应用的巨大潜力.
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