在IV-VI高热电材料中的域结构的影响和优化

科学领域:

• 材料科学
• 固态物理
• 热力学

背景情况:

• 高半导体对于热电应用至关重要.
• 了解异质性对传输特性的影响是热电设计的关键.
• 高系统中的极域结构尚未得到充分理解.

研究的目的:

• 研究高半导体中的极域结构.
• 评估这些极域对热电特性的影响.
• 探索工程在调节这些结构和属性的作用.

主要方法:

• 高性PbGeSnAg$_{x}$Sb$_{x}$Se$_{1.5+x}$Te$_{1.5+x}$合金的合成
• 极域结构和晶体对称性的表征.
• 测量热导电性和加权移动性.
• 分析,晶体对称性和运输特性之间的关系.

主要成果:

• 在PbGeSnSe$_{1.5}$Te$_{1.5}$中,极域会产生压力场,分散声子,降低热导率.
• 在PbGeSnAg$_{x}$Sb$_{x}$Se$_{1.5+x}$Te$_{1.5+x}$中增加晶体对称性,减少域形成.
• 在度较高的情况下,观察到晶格热导率增加 (0.63到0.79 Wm^{-1}$K^{-1}$) 和加权移动性改善 (29.6到35.8 cm^{-2}$V^{-1}$s^{-1}$).
• 通过平衡这些相互竞争的效应来实现最佳的热电性能.

结论:

• 极域结构显著影响高半导体的热电性质.
• 工程提供了一种控制晶体对称性和域形成的方法.
• 这项研究提供了设计高效的基于GeTe的高热电的见解.