通过化驱动的异构性控制推进Ag2Se薄膜热电
Tianyi Cao1, Xiao-Lei Shi2, Boxuan Hu1
1School of Chemistry and Physics, ARC Research Hub in Zero-emission Power Generation for Carbon Neutrality, and Centre for Materials Science, Queensland University of Technology, Brisbane, QLD, Australia.
Nature communications
|February 11, 2025
概括
我们开发了一种湿化学方法,以优化银化物 (Ag2Se) 薄膜定向,以提高热电性能. 这种技术产生了高功率系数和耐用,灵活的薄膜,适合实际应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 固态物理 固态物理
背景情况:
- 银化物 (Ag2Se) 薄膜的方向显著影响其热电特性,一个常见的挑战是 (002) 平面对电荷载体移动性的不利影响.
- 优化薄膜方向对于提高热电装置效率至关重要.
研究的目的:
- 开发一种新的湿化学化技术,用于控制Ag2Se薄膜的内平面方向.
- 通过将它们的方向偏离阻碍电荷载体移动的平面来提高Ag2Se薄膜的热电性能.
- 为了评估优化的Ag2Se薄膜的耐用性,灵活性和设备级性能.
主要方法:
- 采用湿化学化工艺,精确控制Ag2Se薄膜的异构性和内平面方向.
- 分析了晶体学定位,以确认方向距离 (002) 平面的方向.
- 在各种温度下测量了热电性能,包括功率因子.
- 通过长时间暴露在空气中来评估耐用性,并通过曲周期来测试灵活性.
- 制造了一种有槽的热电装置,并对输出功率和功率密度进行了表征.
主要成果:
- 在343K时达到30.8μWcm-1K-2的高功率系数.
- Ag2Se薄膜表现出极好的稳定性,在空气中六个月后保留了90%以上的功率系数.
- 经过2000个曲周期 (5毫米半径) 后,表现出了显著的灵活性,性能变化不到5%.
- 制造的热电装置在20K的温度差异下提供了0.58μW的输出功率和1.8μW的正常功率密度.
结论:
- 开发的湿化学化技术有效地控制了Ag2Se薄膜的方向,显著提高了热电性能.
- 由此产生的Ag2Se薄膜具有特殊的耐用性和灵活性,使其成为灵活的热电应用的前景.
- 该研究为设计高性能,坚固和灵活的热电薄膜,用于实际的能量收集设备提供了可行的途径.
