Q掺杂SnTe-GeTe合金(Q=Bi,Sb和Ag)中的晶格调制和电子能带优化（英文）

作者：张富界; 李瑞恒; 甘霖; 谭晓波; 何山; 田邦州; 昂然^*

来源：Science China-Materials, 2023, 66(09): 3659-3669.

探寻超低晶格热导率是突破环保型Sn Te材料热电性能的当务之急.晶格软化作为一种不破坏电输运的有效晶格调制策略被广泛关注.我们系统比较和探索了Bi,Sb和Ag掺杂Sn Te-Ge Te合金的电-声输运特性,尤其关注其晶格软化行为.高固溶的Ge Te显著降低了声速,强的声子软化导致了较低的晶格热导率.然而,额外的Sb/Bi/Ag掺杂对其“软化”表现出不同的调制效应.离子半径较大的Bi和Ag容易破坏其晶体结构,并将声速恢复至母体Sn Te的水平;而离子半径较小的Sb则保持了声速.Debye-Callaway模型量化了声子软化和缺陷散射,阐明了反常的晶格热导率变化.此外,进一步的能带收敛和载流子浓度调控协同优化了电学输运.最终,Sn0.66Ge0.3Bi0.04Te,Sn0.66Ge0.3Sb0.04Te和Sn0.66Ge0.3Ag0.04Te的峰值z T分别达～1.0,～1.1和～0.8.该工作不仅证实了Ge Te合金化对Sn Te晶格软化的有效性,而且强调了微量异价离子掺杂的显著调制作用,为优化晶格热导率提供了有价值的参考.

• 单位
  四川大学