西安交大研究人员在热电材料方面取得进展

近日，西安交通大学金属材料强度国家重点实验室肖钰特聘研究员与北航赵立东教授合作，通过能带锐化、动态掺杂以及半共格界面设计，实现了n型PbSe基热电材料中电子和声子的解耦传输，大幅提升其热电性能。首先，SnS固溶使PbSe的导带形状锐化，降低载流子有效质量，有利于在低温区获得高的电传输性能;其次，通过Cu间隙原子掺杂，在全温区动态优化载流子浓度，获得高的功率因子;最后，大量的SnS第二相固溶在PbSe基体中形成半共格界面，在保持高的载流子迁移率的同时增强声子散射，降低晶格热导率。以上策略共同作用，协同优化了n型PbSe的热电性能，使其平均ZT值在300-873K温区达到1.13。此项工作为实现热电材料中电-声解耦传输提供了一种新思路，可广泛应用于铅硫族热电材料体系。

圖注：

（a）PbSe-SnS中能带形状锐化

（b）Cu间隙原子动态掺杂

（c）室温载流子迁移率与晶格热导率

（d-g）PbSe-18%SnS-0.5%Cu样品中的半共格界面

（h）平均ZT值对比。