Nanoschaal (2022). DOI: 10.1039/D2NR04419F”>

Nanoschaal (2022). DOI: 10.1039/D2NR04419F” breedte=”800″ hoogte=”530″>

In een recente studie behaalde een onderzoeksteam van de Hefei Institutes of Physical Science van de Chinese Academie van Wetenschappen hogere thermo-elektrische prestaties van n-type loodtelluride (PbTe) door de bandstructuur aan te passen en fononverstrooiing te verbeteren. De resultaten zijn gepubliceerd in nanoschaal.

“We hebben het materiaal verhoogd krachtfactor en afgenomen thermische geleidbaarheid”, zei prof. Qin Xiaoying, die het team leidde.

PbTe is een van de meest veelbelovende medium-temperatuur thermo-elektrische materialen. N-type PbTe-materialen hebben echter een lager thermo-elektrisch waardecijfer in vergelijking met p-type PbTe-materialen. Dit komt voornamelijk door de grote energieverschuiving tussen de lichte en zware banden in de PbTe-geleidingsband, waardoor het moeilijk is om energiebandvereenvoudiging te bereiken in n-type PbTe, wat resulteert in een lagere arbeidsfactor. Daarom zijn meer diepgaande en systematische studies nodig om de thermo-elektrische prestaties van n-type PbTe effectief en aanzienlijk te verbeteren.

Nu hebben de onderzoekers de Pb geconstrueerd_0.97Sb_0.03Te + y gew. % Cu₁₂Sb₄S₁₃(y=0,1.25,1.5,1.75) samengesteld systeem. Dit werd bereikt door de PbTe-matrix te doteren met antimoon (Sb)-elementen en een kleine hoeveelheid Cu toe te voegen₁₂Sb₄S₁₃ nanodeeltjes. Thy gebruikte de in-situ reactie ook om een ​​semi-coherente nanofase te construeren.

Deze studie richt zich op het optimaliseren van de dragerconcentratie in n-type PbTe met behulp van gastheerelementdoping, terwijl energiebandtechniek / energiefiltereffecten worden gecombineerd om de elektrische eigenschappen.

Op basis hiervan werden in situ reacties gebruikt om semi-coherente nanofasen te construeren en defecten op meerdere schalen te introduceren om fononen te verstrooien. Hierdoor konden ze de arbeidsfactor verbeteren, de thermische geleidbaarheid verminderen en zo de thermo-elektrische verdienste (ZT) verhogen.

Ze ontdekten dat het samengestelde monster Pb_0.97Sb_0.03Te + 1.5 gew. % Cu₁₂Sb₄S₁₃ had uitstekende thermo-elektrische eigenschappen met een ZT van 1.58 (773 K), een verbetering van ongeveer 75% vergeleken met Pb_0.97Sb_0.03Thee.

Dit werk bewees de opname van Cu₁₂Sb₄S₁₃ nanodeeltjes was een effectieve manier om de thermo-elektrische eigenschappen van Pb te verbeteren_0.97Sb_0.03Te, wat van groot belang was voor de studie van de regulatie van de thermo-elektrische eigenschappen van n-type PbTe.