西安交大研究人員在熱電材料方面取得進(jìn)展

近日，西安交通大學(xué)金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室肖鈺特聘研究員與北航趙立東教授合作，通過能帶銳化、動(dòng)態(tài)摻雜以及半共格界面設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了n型PbSe基熱電材料中電子和聲子的解耦傳輸，大幅提升其熱電性能。首先，SnS固溶使PbSe的導(dǎo)帶形狀銳化，降低載流子有效質(zhì)量，有利于在低溫區(qū)獲得高的電傳輸性能;其次，通過Cu間隙原子摻雜，在全溫區(qū)動(dòng)態(tài)優(yōu)化載流子濃度，獲得高的功率因子;最后，大量的SnS第二相固溶在PbSe基體中形成半共格界面，在保持高的載流子遷移率的同時(shí)增強(qiáng)聲子散射，降低晶格熱導(dǎo)率。以上策略共同作用，協(xié)同優(yōu)化了n型PbSe的熱電性能，使其平均ZT值在300-873K溫區(qū)達(dá)到1.13。此項(xiàng)工作為實(shí)現(xiàn)熱電材料中電-聲解耦傳輸提供了一種新思路，可廣泛應(yīng)用于鉛硫族熱電材料體系。

圖注：

（a）PbSe-SnS中能帶形狀銳化

（b）Cu間隙原子動(dòng)態(tài)摻雜

（c）室溫載流子遷移率與晶格熱導(dǎo)率

（d-g）PbSe-18%SnS-0.5%Cu樣品中的半共格界面

（h）平均ZT值對比。