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Dans une étude récente, une équipe de recherche des instituts Hefei des sciences physiques de l'Académie chinoise des sciences a obtenu des performances thermoélectriques supérieures du tellurure de plomb de type n (PbTe) en ajustant la structure de la bande et en améliorant la diffusion des phonons. Les résultats ont été publiés dans Nanoscale.

« Nous avons augmenté le matériel facteur de puissance et diminué conductivité thermique», a déclaré le professeur Qin Xiaoying, qui dirigeait l'équipe.

Le PbTe est l'un des matériaux à moyenne température les plus prometteurs. matériaux thermoélectriques. Cependant, les matériaux PbTe de type n ont un facteur de mérite thermoélectrique inférieur à celui des matériaux PbTe de type p. Cela est principalement dû au grand décalage d'énergie entre les bandes légères et lourdes dans la bande de conduction PbTe, ce qui rend difficile la simplification de la bande d'énergie dans le PbTe de type n, ce qui entraîne un facteur de puissance inférieur. Par conséquent, des études plus approfondies et systématiques sont nécessaires pour améliorer efficacement et significativement les performances thermoélectriques du PbTe de type n.

Maintenant, les chercheurs ont construit le Pb_0.97Sb_0.03Te + y poids % Cu₁₂Sb₄S₁₃(y=0,1.25,1.5,1.75) système composite. Ceci a été réalisé en dopant la matrice PbTe avec des éléments d'antimoine (Sb) et en introduisant une petite quantité de Cu₁₂Sb₄S₁₃ nanoparticules. Thy a également utilisé la réaction in situ pour construire une nanophase semi-cohérente.

Cette étude se concentre sur l'optimisation de la concentration de porteurs dans le PbTe de type n en utilisant le dopage de l'élément hôte, tout en combinant l'ingénierie des bandes d'énergie/les effets de filtrage d'énergie pour améliorer son propriétés électriques.

Sur cette base, des réactions in situ ont été utilisées pour construire des nanophases semi-cohérentes et introduire des défauts multi-échelles pour disperser les phonons. Cela leur a permis d'améliorer le facteur de puissance, de réduire la conductivité thermique et donc d'augmenter le facteur de mérite thermoélectrique (ZT).

Ils ont constaté que l'échantillon composite Pb_0.97Sb_0.03Te + 1.5 poids. % Cu₁₂Sb₄S₁₃ avait d'excellentes propriétés thermoélectriques avec un ZT de 1.58 (773 K), une amélioration d'environ 75% par rapport au Pb_0.97Sb_0.03Thé.

Ce travail a prouvé l'incorporation de Cu₁₂Sb₄S₁₃ les nanoparticules étaient un moyen efficace d'améliorer les propriétés thermoélectriques du Pb_0.97Sb_0.03Te, qui était d'une grande importance pour l'étude de la régulation des propriétés thermoélectriques de type n PbTe.