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利用晶体结构工程提升GeSe化合物热电性能的研究

胡威威 孙进昌 张玗 龚悦 范玉婷 唐新峰 谭刚健

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利用晶体结构工程提升GeSe化合物热电性能的研究

胡威威, 孙进昌, 张玗, 龚悦, 范玉婷, 唐新峰, 谭刚健

Crystal Structure Engineering as a Means of Boosting the Thermoelectric Performance of GeSe

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-10-05
  • 上网日期:  2021-11-16

利用晶体结构工程提升GeSe化合物热电性能的研究

  • 1. 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室
  • 2. 武汉理工大学

摘要: 在热电研究领域,GeSe 是一种二维层状结构具有较大带隙的半导体,本征载流子 浓度低,热电性能差。在本工作中,采用熔融淬火结合放电等离子活化烧结工艺制备 了一系列的 GeSe1-xTex(x=0,0.05,0.15,0.25,0.35,0.45)多晶样品,研究了 Te 含 量对 GeSe 化合物物相结构和热电输运性能的影响规律。结果表明:随着 Te 含量的增 加,GeSe 的晶体结构逐渐由正交相向菱方相转变,使得材料的带隙降低,载流子浓度 和迁移率同步增加;同时,晶体对称性的提高增加了化合物的能带简并度,有效提高 了载流子有效质量。在这些因素的共同作用下,菱方相 GeSe 的功率因子相比于正交相 GeSe 提高了约 2~3 个数量级。此外,菱方相 GeSe 具有丰富的阳离子空位缺陷以及铁 电特性所导致的声子软化现象,这导致其晶格热导率相比于正交相 GeSe 降低了近 60%。 当 Te 含量为 0.45 时,样品在 573 K 取得最大热电优值 ZT 为 0.75,是本征 GeSe 样品的 19 倍。晶体结构工程是提升 GeSe 化合物热电性能的有效途径。

English Abstract

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