西安交大研究人員在熱電材料方面取得進展

近日，西安交通大學(xué)金屬材料強度國家重點實驗室肖鈺特聘研究員與北航趙立東教授合作，通過能帶銳化、動態(tài)摻雜以及半共格界面設(shè)計，實現(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增強聲子散射，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)達到1.13。此項工作為實現(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。