熱電效應(yīng)(Thermoelectric Effects)提供了一種在熱能和電能之間直接轉(zhuǎn)化的手段,在現(xiàn)今世界能源和環(huán)境問(wèn)題的背景下,熱電效應(yīng)作為一種清潔有效的能源轉(zhuǎn)化方式而受到廣泛關(guān)注。相比于傳統(tǒng)的熱電材料,I?V?VI2 (I=Ag; V=Sb, Bi; and VI=S, Se, Te)型半導(dǎo)體由于本征的極低晶格熱導(dǎo)率而成為具有良好潛力的熱電材料體系。盡管AgSbTe2是其中最為廣泛研究的材料,但是由于其制備需要大量豐度較低的元素碲(Tellurium),且熱穩(wěn)定性較差,因而人們希望用更加廉價(jià)和穩(wěn)定的AgBiSe2來(lái)代替。之前對(duì)于AgBiSe2的研究,主要集中在通過(guò)對(duì)其進(jìn)行元素?fù)诫s優(yōu)化載流子濃度這一方面,而本文指出通過(guò)將AgBiSe2與AgBiS2復(fù)合,使用球磨的方法使兩相完全固溶,可以更進(jìn)一步降低材料的晶格熱導(dǎo)率。結(jié)果顯示,材料的熱導(dǎo)率在773K溫度下,從原本的~0.5 W/mK降低到了0.33 W/mK,成為這個(gè)體系到目前為止報(bào)道的最低的熱導(dǎo)率。結(jié)合電性能用銦摻雜改性,最終,該材料在773K時(shí)的最高ZT值到達(dá)了0.9,與該體系之前取得的最高ZT相近,是本征AgBiSe2的2.5倍左右(如圖所示)。這種運(yùn)用球磨實(shí)現(xiàn)多相固溶以降低晶格熱導(dǎo)率的方法,也為其他體系熱電材料的相關(guān)研究指出了一個(gè)值得嘗試的方向。
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