今日北航和南科大強強聯合發表熱電材料Science重磅：平面外n-型SnSe晶體獲得最大ZT值

【引言】

熱電技術將熱能轉化為電能，通過收集工業廢熱提供了一條有利環保的發電途徑。熱電材料的轉換效率由無量綱的因數ZT = [（S²σ）/к] T確定，其中S，σ，к和T分別是Seebeck系數，電導率，熱導率和絕對溫度。然而，熱電參數之間復雜的相互關系阻礙了我們最大化ZT值和轉換效率。迄今為止，已經采用各種方法來優化這些臨界熱電參數，例如通過工程帶結構來提高電輸運性質，通過散射全尺寸長度聲子來降低熱導率，并且尋找具有低熱導率的潛在材料。

【成果簡介】

北京時間2018年5月18日，北京航空航天大學大學趙立東、南方科技大學何佳清（共同通訊）聯手在Science發表題為“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溫度下實現了在平面外的n型硒化錫（SnSe）晶體中最大ZT為?2.8±0.5。層狀SnSe晶體的熱導率在面外方向[二維（2D）聲子傳輸]中是最低的。用溴摻雜SnSe以制備具有重疊層間電荷密度（3D電荷輸運）的n型SnSe晶體。 連續的相變增加了對稱性并使兩個會聚導帶發散。這兩個因素改善了載波的移動性，同時保留了很大的Seebeck系數。研究結果可應用于二維分層材料，并提供一種新的策略來增強平面外電輸運性能而不降低熱性能。

【圖文導讀】

圖1 ZT值作為溫度的函數，以及沿平面外方向的n型和p型SnSe晶體中的聲子和電荷傳輸示意圖

圖2 面外n型和p型SnSe晶體的熱電性質作為溫度的函數

圖3 n型和p型SnSe的晶體結構，DOS和電荷密度

圖4 原位Cs校正TEM，Cs校正TEM檢測到的Se位移，以及n型和p型SnSe的SR-XRD

圖5 DFT計算的能帶結構，Seebeck系數和隨著溫度升高的n型SnSe的載流子遷移率

文獻鏈接：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）

本文由材料人學術組Allen供稿，材料人整理編輯。

材料人專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，這里匯集了各大高校碩博生、一線科研人員以及行業從業者，如果您對于跟蹤材料領域科技進展，解讀高水平文章或是評述行業有興趣，點我加入編輯部大家庭。

歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱tougao@cailiaoren.com。

投稿以及內容合作可加編輯微信：cailiaokefu。

材料測試、數據分析，上測試谷！