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Enhanced thermoelectric performance of MoSe2 under high pressure and high temperature by suppressing bipolar effect

热电效应 材料科学 光电子学 凝聚态物理 工程物理 热力学 复合材料 物理
作者
Dianzhen Wang,Cun You,Yufei Ge,Fei Wang,Xinglin Wang,Xiao Liang,Qiang Zhou,Qiang Tao,Yanli Chen,Pinwen Zhu
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:125 (1) 被引量:6
标识
DOI:10.1063/5.0217965
摘要

The electrical transport property of layered MoSe2 has a strong response to high pressure by enhancing the inter-layer interaction. However, the narrowed bandgap under high pressure will cause the bipolar effect (i.e., the thermally excited minority carriers contribute to a Seebeck coefficient with the opposite sign to the majority carriers) at high temperatures to degrade the thermoelectric (TE) performance. Hence, suppressing the bipolar effect is important to optimize the TE performance of MoSe2 under high pressure and high temperature (HPHT). In this study, the degradation of TE performance caused by the bipolar effect under HPHT in MoSe2 is investigated. It is found that in MoSe2, the electrical conductivity was improved significantly by pressure; however, the bipolar effect led to a significantly degraded Seebeck coefficient at high temperatures. By injecting massive carriers beforehand, the bipolar effect was suppressed to make a dominant type of p-type charge carries, achieving an increased Seebeck coefficient with increasing temperature, resulting in an improved power factor from 29.3 μW m−1 K−2 in MoSe2 to 285.7 μW m−1 K−2 in Mo0.98Nb0.02Se2 at 5.5 GPa, 1110 K. Combined with the reduced thermal conductivity by point defect scattering on phonons, a maximum ZT value of 0.11 at 5.5 GPa, 1110 K. This work highlights the significance of suppressing the bipolar effect under HPHT for optimizing TE performance in such layered semiconductors.
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