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譜帶會聚和載波傳輸對提高金屬鎵摻雜碲化銅中溫熱電性能的協同作用

發布時間:2020-01-16

    近來,由于高熱電材料擁有將熱能直接轉換為有用電能的能力,從而該材料引起了大家前所未有的關注。碲化銅(Cu2Te)是硫屬化物家族中的一員,已成為具有低導熱性和高熱電(TE)性能的最先進的熱電材料。然而,這種材料僅在非常高的溫度下才具有出色的傳輸性能。在專家的研究中,他們通過第一性原理計算和實驗驗證研究了(Ga)摻雜對高熱電(TE)性能的協同效應;通過 DFT(密度泛函理論)計算預測鎵(Ga)摻雜在相當大的限度內增強了Cu2Te中的電導率和塞貝克系數。通過簡單的直接退火實驗合成鎵摻雜Cu2Te驗證了這一概念,在1120oC左右溫度下比以前的工作和隨后的熱電特性擁有更短的持續時間,為48小時(約為之前的四分之一)。增強的導電性,熱電勢和中等熱導率導致鎵摻雜(Cu1.97Ga0.03Te)中優化了TE性能3個原子百分比,在600K下的呈現ZT值為0.46,在該溫度范圍區間幾乎是原始Cu2Te的三倍。這項綜合研究在中溫應用中,為開發新的低成本和具有增強的ZT性能高能效高熱電材料提供了平臺。

 譜帶會聚和載波傳輸對提高Ga摻雜Cu2Te中溫熱電性能的協同作用.png

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