今日北航和南科大强强联合发表热电材料Science重磅：平面外n-型SnSe晶体获得最大ZT值

【引言】

热电技术将热能转化为电能，通过收集工业废热提供了一条有利环保的发电途径。热电材料的转换效率由无量纲的因数ZT = [（S²σ）/к] T确定，其中S，σ，к和T分别是Seebeck系数，电导率，热导率和绝对温度。然而，热电参数之间复杂的相互关系阻碍了我们最大化ZT值和转换效率。迄今为止，已经采用各种方法来优化这些临界热电参数，例如通过工程带结构来提高电输运性质，通过散射全尺寸长度声子来降低热导率，并且寻找具有低热导率的潜在材料。

【成果简介】

北京时间2018年5月18日，北京航空航天大学大学赵立东、南方科技大学何佳清（共同通讯）联手在Science发表题为“3D charge and 2D phonon transports leading to high out-of-plane ZT in n-type SnSe crystals”的重磅文章，在773K温度下实现了在平面外的n型硒化锡（SnSe）晶体中最大ZT为〜2.8±0.5。层状SnSe晶体的热导率在面外方向[二维（2D）声子传输]中是最低的。用溴掺杂SnSe以制备具有重叠层间电荷密度（3D电荷输运）的n型SnSe晶体。 连续的相变增加了对称性并使两个会聚导带发散。这两个因素改善了载波的移动性，同时保留了很大的Seebeck系数。研究结果可应用于二维分层材料，并提供一种新的策略来增强平面外电输运性能而不降低热性能。

【图文导读】

图1 ZT值作为温度的函数，以及沿平面外方向的n型和p型SnSe晶体中的声子和电荷传输示意图

图2 面外n型和p型SnSe晶体的热电性质作为温度的函数

图3 n型和p型SnSe的晶体结构，DOS和电荷密度

图4 原位Cs校正TEM，Cs校正TEM检测到的Se位移，以及n型和p型SnSe的SR-XRD

图5 DFT计算的能带结构，Seebeck系数和随着温度升高的n型SnSe的载流子迁移率

文献链接：3D charge and 2D phonon transports leading to high out-of-plane ZT in n-type SnSe crystals（Science,2018,DOI:10.1126/science.aaq1479）

本文由材料人学术组Allen供稿，材料人整理编辑。

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