利用超低熱導(dǎo)率和對載流子濃度的調(diào)制效應(yīng)在碲化鉛-硫化鉛贗二相中實現(xiàn)優(yōu)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(fā)生從納米析出到旋節(jié)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(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)對全波譜聲子的有效散射，因而實現(xiàn)超低的晶格熱導(dǎo)率。在該工作中，何佳清課題組不僅在實驗上實現(xiàn)了對該全尺度分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，而且利用球差透射電鏡技術(shù)對其微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入而細(xì)致的表征，并進(jìn)一步在理論上為分層結(jié)構(gòu)的最 優(yōu)化給予了有力的論證。此外，針對材料在高溫的電學(xué)性能的飽和效應(yīng)，何佳清課題組做出了另辟蹊徑但又非常合理的解釋，認(rèn)為被局限在晶界或者相界面的Na離 子在高溫(>600K)時發(fā)生向母體材料的擴(kuò)散和重新固溶，從而引起針對載流子濃度的調(diào)制效應(yīng)，有力的保證了PbTe-PbS贗二相在高溫區(qū)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(jìn)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(yīng)用前景。
南方科技大學(xué)
2021-04-13
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