热电材料作为能够将电能和热能相互转化的材料,如何提高热电材料的热电转换效率是当前研究的热点问题。目前,Bi 2 Te 3 基热电材料在室温附近ZT值可以达到1.3~1.4,部分热电材料在高温下的ZT值可以达到2.0以上。但要想使热电材料实现更广泛的应用,必须寻找到室温下热电性能更高的材料。目前,提高热电材料的热电转换效率常用的方法有:
摘要。由于其高稳定性和宽范围的带隙,已经大规模研究了半身的材料。在这里,我们研究了LICDX(X N,P,AS,SB和BI)的基本物理和热电学参数,并观察到这些化合物具有F43M空间组,其空间群为5.31、6.06、6.25、6.64和6.81Å的LICDN,LICDP,LICDAS,LICDAS,LICDAS,LICDSB和LICDB和LICDB和LICDB和LICDB和LICDB和LICDB和LICDB和LICDB和LICDB和LICDB和LICDB和LICDB和LICDB和LITBIDB和LITBI,所有化合物都表现出直接的带隙半导体行为,除了licdbi显示金属性质。在近红外和可见区域中,这些化合物显示出极好的光伏行为,但它们限制了远红外和紫外线的辐射。通过检查热电特性,我们分析了在300 K时,ZT在这些材料中的三种材料的p和n区域都达到了统一性,使它们在环境温度下使它们具有前瞻性热电候选。所研究的热力学特性证实了材料稳定,这将激发实验者。
最近发现的 Zintl 化合物 Yb 10 MnSb 9 是一种热电材料,在成分空间上与 Yb 14 MnSb 11 和 Yb 21 Mn 4 Sb 18 等高性能热电材料非常接近。我们在此测量并报告 Yb 10 MnSb 9 在高达 825K 下的电子和热传输数据。由于晶体结构复杂,这种材料具有超低的热导率。超低的晶格热导率加上比其他 Yb-Mn-Sb 化合物更高的塞贝克系数,导致在 825K 时具有约 0.34 的中等 zT,并且可能通过材料优化在更高的值处达到峰值。我们近似估计带隙约为 0.4 eV,并预计 zT 能够在 725K 时达到高达 0.33 的值(与该温度下的 Yb 14 MnSb 11 相当)使用热电品质因数分析。通过晶界工程提高品质因数 B,该 zT 有可能达到更高的值。这里我们为未来研究改进热电性能提供了建议。这项工作是首次报告这种 Yb 10 MnSb 9 化合物的热导率、带隙和 zT,我们通过与领先的 Yb 14 MnSb 11 材料的比较讨论了这种材料对未来热电研究的影响。
材料必须在表现出低的导热率的同时结合高塞贝克系和电导率。3广泛认可了常规无机半导体材料(例如BI 2 SB 3,BI 2 TE 3和PBTE)的进步。2,3与它们的无机柜台相比,进行聚合物有望在废热收集中使用时出色的优势,可享有丰富的可及性,丰富的可用性,成本效益,轻度和固有的低导热率。4 - 6聚(3,4-乙二醇乙烯噻吩):聚(苯甲酸苯甲酸酯)(PEDOT:PSS)是一种导电聚合物,在TE应用中具有有希望的利用特征。这种可商购的聚合物表现出显着的优势,例如水的差异性,良好性,高透明度和易于加工性。7 - 9这些特征有助于其在热电学中的可行材料。但是,应注意,与以前的研究相比,该特定聚合物表现出的TE性能显着降低。10,11
通过烧结机械合金化的 Fe 和 Si 粉末与 Mn、Co、Al、P 作为 p 型和 n 型掺杂剂,制备了添加了 B 4 C 纳米粒子的 β-FeSi 2 。随后将固结样品在 1123 K 下退火 36 ks。退火后烧结物的 XRD 分析证实了从 α 和 ε 几乎完全转变为热电 β-FeSi 2 相。样品表面的 SEM 观察结果与衍射曲线相符。TEM 观察结果显示 B 4 C 纳米粒子均匀分布在材料中,没有可见的聚集体,并确定了晶粒尺寸参数 d 2 < 500 nm。所有掺杂剂都有助于降低热导率和塞贝克系数,其中 Co 对提高与参考 FeSi 2 相关的电导率的影响最大。结合添加 Co 作为掺杂剂和 B 4 C 纳米粒子作为声子散射体,Fe 0.97 Co 0.03 Si 2 化合物的无量纲性能系数 ZT 在 773 K 时达到 7.6 × 10 –2。将所检测的烧结物与之前制造的相同化学计量但不添加 B 4 C 纳米粒子的烧结物的热电性能进行比较,发现它们总体上具有负面影响。关键词:二硅化铁、纳米粒子、热电材料
通过烧结机械合金化的 Fe 和 Si 粉末与 Mn、Co、Al、P 作为 p 型和 n 型掺杂剂,制备了添加了 B 4 C 纳米粒子的 β-FeSi 2 。随后将固结样品在 1123 K 下退火 36 ks。退火后烧结物的 XRD 分析证实了从 α 和 ε 几乎完全转变为热电 β-FeSi 2 相。样品表面的 SEM 观察结果与衍射曲线相符。TEM 观察结果显示 B 4 C 纳米粒子均匀分布在材料中,没有可见的聚集体,并确定了晶粒尺寸参数 d 2 < 500 nm。所有掺杂剂都有助于降低热导率和塞贝克系数,其中 Co 对提高与参考 FeSi 2 相关的电导率的影响最大。结合添加 Co 作为掺杂剂和 B 4 C 纳米粒子作为声子散射体,Fe 0.97 Co 0.03 Si 2 化合物的无量纲性能系数 ZT 在 773 K 时达到 7.6 × 10 –2。将所检测的烧结物与之前制造的相同化学计量但不添加 B 4 C 纳米粒子的烧结物的热电性能进行比较,发现它们总体上具有负面影响。关键词:二硅化铁、纳米粒子、热电材料
完整作者列表: 姜静;电子科技大学;休斯顿大学 朱航天;休斯顿大学 牛毅;电子科技大学 朱青;休斯顿大学 宋少伟;休斯顿大学 周婷;电子科技大学;休斯顿大学 王超;电子科技大学 任志锋;休斯顿大学
固体中的多态性(及其扩展形式——伪多态性)在矿物学、晶体学、化学/生物化学、材料科学和制药工业中普遍存在。尽管控制(伪)多态性困难,但实现特定的(伪)多态性相和相关的边界结构是提高材料在能量转换和机电应用方面性能的有效途径。本文将伪多态相 (PP) 概念通过 CuBr 2 掺杂应用于热电铜硫化物 Cu 2- x S (x ≤ 0.25)。在 Cu 1.8 S + 3 wt% CuBr 2 中,在 773 K 时获得了 1.25 的峰值 ZT 值,比原始 Cu 1.8 S 样品高 2.3 倍。原子分辨率扫描透射电子显微镜证实了原始 Cu 1.8 S 低辉绿岩转变为 PP 工程化高辉绿岩,以及不同 PP 之间形成 (半) 相干界面,这有望增强声子散射。结果表明,PP 工程是提高 Cu-S 化合物热电性能的有效方法。预计它在其他材料中也会有用。
掺杂是提升各种有机电子器件性能的重要策略。然而,在许多情况下,共轭聚合物中掺杂剂的随机分布会导致聚合物微结构的破坏,严重限制了电子器件的可实现性能。本文表明,通过离子交换掺杂聚噻吩基 P[(3HT) 1-x -stat-(T) x ](x = 0(P1)、0.12(P2)、0.24(P3)和 0.36(P4)),无规共聚物 P3 实现了 > 400 S cm − 1 的极高电导率和 > 16 μ W m − 1 K − 2 的功率因数,使其成为有史以来报道的基于未排列的 P3HT 薄膜中最高的电导率之一,明显高于 P1(< 40 S cm − 1 、< 4 μ W m − 1 K − 2)。尽管两种聚合物在原始状态下都表现出相当的场效应晶体管空穴迁移率≈0.1 cm 2 V − 1 s − 1,但掺杂后,霍尔效应测量表明 P3 表现出高达 1.2 cm 2 V − 1 s − 1 的霍尔迁移率,明显优于 P1(0.06 cm 2 V − 1 s − 1)。GIWAXS 测量确定掺杂 P3 的平面内𝝅 – 𝝅堆叠距离为 3.44 Å,明显短于掺杂 P1(3.68 Å)。这些发现有助于解决 P3HT 中长期存在的掺杂剂诱导无序问题,并作为在高掺杂聚合物中实现快速电荷传输以实现高效电子器件的典范。