利用超低熱導率和對載流子濃度的調制效應在碲化鉛-硫化鉛贗二相中實現優異的熱電性能
在碲化鉛-硫化鉛的贗二相體系中，由于硫化鉛在碲化鉛中的固溶度有限，隨著硫化鉛組分含量的增加，會發生從納米析出到旋節分解等一系列的相分離過程，從而在材料中形成了包含原子尺度的點缺陷、納米尺度的相界面以及介觀的晶/相界面等的全尺度分層結構。該結構可以實現對全波譜聲子的有效散射，因而實現超低的晶格熱導率。在該工作中，何佳清課題組不僅在實驗上實現了對該全尺度分層結構的優化，而且利用球差透射電鏡技術對其微觀結構進行了深入而細致的表征，并進一步在理論上為分層結構的最 優化給予了有力的論證。此外，針對材料在高溫的電學性能的飽和效應，何佳清課題組做出了另辟蹊徑但又非常合理的解釋，認為被局限在晶界或者相界面的Na離 子在高溫(>600K)時發生向母體材料的擴散和重新固溶，從而引起針對載流子濃度的調制效應，有力的保證了PbTe-PbS贗二相在高溫區的整體熱電性能。 該工作是在何佳清課題組前期工作(Nature communications, 2014, 5, 4515)上的又一進步，再次驗證了碲化鉛-硫化鉛體系作為塊體熱電材料具有廣泛的應用前景。
南方科技大學
2021-04-13
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