通过化处理的谷物操纵实现了高性能N型Bi₂Te_2.4Se_0.6热电材料和设备

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:

• 基于基化物 (Bi$_{2}$Te$_{3}$) 的材料对于热电冷却和发电至关重要.
• 高工作温度 (450K以上) 会导致热电功率 (ZT) 的显著降解,限制了应用.

研究的目的:

• 开发一种有效的方法,在广泛的温度范围内提高n型Bi$_{2}$Te$_{2.4}$Se$_{0.6}$的热电性能.
• 调查铜剂和回火处理对材料性能和热电性能的影响.

主要方法:

• 采用了一种新的化处理方法,用于化金.
• 铜被用作剂,以优化载体度和颗粒大小.
• 样品在573K的温度下4小时冷.

主要成果:

• 化处理显著增加了双胞胎的数量,并在Cu-doped样本中促进了更大,更定向的颗粒.
• 与未经处理的样本相比,在具有相似的载体度的情况下,可以实现最佳的载体移动性.
• 在300-600K温度范围内,n型Cu$_{0.02}$Bi$_{2}$Te$_{2.4}$Se$_{0.6}$实现了0.89的高平均ZT.

结论:

• 铜剂和回火处理的协同效应提供了一种简单而有效的策略,以提高热电性能.
• 开发的n型Bi$_{2}$(Te,Se) $_{3}$材料对广泛的温度范围的应用非常有前途.
• 使用这种材料的热电装置在300K的温度差异下实现了6.9%的转换效率.