Mn-In-Cu共掺杂优化SnTe基材料的热电性能

作者：黄青松; 段波^*; 陈刚; 叶泽昌; 李江; 李国栋; 翟鹏程

来源：Acta Physica Sinica, 2021, 70(15): 247-255.

• SnTe
• 高温高压
• 掺杂
• 热电材料

无铅硫族化合物SnTe因与PbTe具有相似的晶体结构和能带结构,近些年受到广泛关注,然而其较低的Seebeck系数、本征高Sn空位浓度以及高的热导率导致本征热电性能较差.本文通过高温高压结合热压烧结的方式制备了 Mn,In,Cu共掺杂的SnTe基热电材料.Mn带来的能带收敛和In引入的共振能级的共同作用提高了材料整个温度范围内的Seebeck系数,优化了材料的功率因子.此外,Mn合金化带来的点缺陷和Cu引入的间隙缺陷增强了声子散射,有效降低了材料的晶格热导率.多种策略结合下材料的电性能与热性能同时得到优化,其中Sn0.89Mn0.15In0.01Te(Cu2Te)0.05样品在873 K时获得最大zT ≈ 1.45,300—873 K的平均zT达到0.76.多策略协同调控SnTe基热电材料时仍能较好地保持单策略所发挥的优异特性,这为进一步改进SnTe基热电材料性能提供了可能.

• 单位
  材料复合新技术国家重点实验室; 武汉理工大学