Advanced Science发表我校教师热电材料性能的中熵调控合作研究成果
发布人:系统管理员  发布时间:2021-05-07   浏览次数:423

近日,我校超常配位键工程与新材料技术重庆市高校重点实验室的李佶彪博士与深圳大学材料学院胡利鹏博士、西安交通大学吴海军教授、浙江大学朱铁军教授展开合作,在利用合金熵调控GeTe基半导体材料的热电性能方面取得进展,该团队通过掺杂实现了Ge0.63Mn0.15Pb0.1Sb0.06Cd0.06Te材料在高温和室温下2.11.3的热电优值。

合金熵被认为是功能材料基因组的一种重要描述符,他在相变中的作用很早就为人所知。在热电材料中,合金熵可以说控制载流子迁移率和晶格热导率之间精妙交换作用。就拿GeTe材料来说,低熵GeTe材料一般具有较高的载流子迁移率和十分可观的热电优值,然而,该体系中菱方-立方相变严重制约了它的应用。对高熵GeTe材料而言,尽管存在立方相以及具有较低的晶格热导率,但是较小的载流子迁移率还是导致了高熵GeTe材料的热电优值普遍较低。在这个工作中我们发现中熵合金化是调控晶格热导率和载流子迁移率的一种重要手段,它不仅能够有效抑制菱方-立方相变,而且在不损伤晶格热导率的前提下获得适度的载流子迁移率,实现了热点性能的优化提升。值得注意的是(Mn, Pb, Sb, Cd)共掺杂实现了该体系材料的能带收敛性,得到了较为理想的Seeback系数,从而补偿了载流子迁移率降低带来的热点性能损失。这一结果很好地展现了熵调控工程在优化材料热电性能方面的重要作用,为GeTe基热电材料的工业应用提供了技术推动力。

  在整个工作中,李佶彪博士运用DFT计算全面解析了中熵GeTe材料的电子结构,并揭示了合金熵提升热电性能的电子结构根源。

    相关工作发表在Advanced系列旗舰期刊Advanced Science(IF=15.840) 

  论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202100220