能带优化和载流子调控改善SnTe的热电性能

作者：陈浩; 樊文浩; 安德成; 陈少平^*

来源：无机材料学报, 2023, 1-8.

• 热电材料
• 载流子调制
• 合金化
• 能带工程
• SnTe

作为ⅣA族碲化物，SnTe具有与PbTe相同的晶体结构和相似的双价带结构，是一种非常有前途的热电材料，但其高温软化和低温热电性能差等问题阻碍了进一步推广应用。因此，提升SnTe的平均热电优值，拓宽服役区间，有重要的研究意义。通过能带工程和晶格工程可同时优化功率因子和晶格热导率，提升SnTe的热电性能。本研究采用MgSe合金化策略，通过熔炼和放电等离子烧结(SPS)的方法制备了一系列Sn1-yPbyTe-x%MgSe (0.01≤y≤0.05， 0≤x≤6)样品。研究发现，合金化MgSe可增大能带带隙，有效抑制本征SnTe在高温段的双极扩散，使高温Seebeck系数得到提升，同时声子散射降低了体系晶格热导率，使高温热电性能(873 K)提升了100%；掺杂Pb元素可有效调制载流子浓度抑制电子热导率，从而提升SnTe平均热电性能。其中，Sn0.96Pb0.04Te-4%MgSe样品在873 K时的zT为1.5，423～873 K的平均zT值达到0.8，得到了比文献更优异的结果。

• 单位
  物理学院; 太原理工大学