Synergistic Effect of Phonon Localization and Band Convergence in a WSe2–WTe2 Superlattice Leads to High Thermoelectric Performance

超晶格 热电效应 声子 凝聚态物理 材料科学 趋同(经济学) 光电子学 物理 量子力学 经济增长 经济
作者
Tanu Choudhary,Justin Peter,Raju K. Biswas
出处
期刊:ACS applied energy materials [American Chemical Society]
卷期号:7 (12): 5149-5162
标识
DOI:10.1021/acsaem.4c00497
摘要

Tuning the chemical bonding characteristics and achieving high band degeneracy by forming a superlattice structure could be an efficient approach to improve thermoelectric performance. This study composes two mechanisms: band convergence and localized vibration originating from antibonding states between neighbouring atoms, responsible for enhancing the thermoelectric figure of merit in a WSe2–WTe2 superlattice. Here, we achieve band convergence and high band degeneracy, leading to a remarkably high Seebeck coefficient of 2331 μV/K, considerably elevating that of the parent material WSe2 (1695 μV/K). The presence of strong W–Te antibonding near the Fermi level along with strong phonon softening of particular out-of-plane ZA mode originating mostly from W–Te bond vibration of the WTe2 sublayer plays a crucial role in reducing lattice thermal conductivity. Additionally, the chemical bonding inhomogeneity with mixed bonding and antibonding characteristics present in the superlattice ignite significant lattice anharmonicity, and the appearance of low energetic optical phonons generates more three-phonon scattering events occurring in a superlattice with more participation of low-lying phonon modes, strongly scatter heat-carrying acoustics phonons. The improved electronic properties and ultralow lattice thermal conductivity lead to a peak n-type ZT ∼ 2.71 at 900 K achieved in the superlattice compared to a WSe2 n-type ZT of 0.68, which is incredible among existing thermoelectric materials.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
ii完成签到,获得积分10
3秒前
DAYDAY完成签到 ,获得积分10
4秒前
帆帆发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
大气从波发布了新的文献求助10
5秒前
端庄千山完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
hutian完成签到,获得积分10
8秒前
英俊的铭应助小林采纳,获得10
8秒前
大意的书兰完成签到,获得积分10
8秒前
卷毛的好青年完成签到,获得积分10
8秒前
一碗汤面条儿完成签到 ,获得积分10
10秒前
周杰伦啦啦完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
ciciyu发布了新的文献求助10
10秒前
123完成签到,获得积分10
11秒前
TTVIN完成签到,获得积分10
12秒前
seven发布了新的文献求助30
14秒前
txmjsn完成签到,获得积分0
15秒前
秋去去完成签到,获得积分10
19秒前
CodeCraft应助简单采纳,获得10
19秒前
天梦星玄发布了新的文献求助10
19秒前
ganjuganju完成签到,获得积分10
23秒前
科研通AI6.3应助LYB采纳,获得10
27秒前
李煜琛完成签到 ,获得积分10
27秒前
之后再说咯完成签到,获得积分10
28秒前
azkl发布了新的文献求助10
30秒前
ai zs完成签到,获得积分10
30秒前
斯文的白玉完成签到 ,获得积分10
30秒前
大气从波完成签到,获得积分10
32秒前
窦函完成签到,获得积分10
32秒前
细腻的珩完成签到 ,获得积分10
33秒前
沉默小玉完成签到,获得积分10
33秒前
huahua完成签到,获得积分10
34秒前
39秒前
科研通AI6.2应助ymxlcfc采纳,获得10
39秒前
852应助LYB采纳,获得10
39秒前
wwe完成签到,获得积分10
40秒前
雨打麻花完成签到 ,获得积分10
41秒前
斤斤完成签到,获得积分10
42秒前
高分求助中
论现代体育科学研究的方法学特征 1000
Invited Discussant 63O and 64O 1000
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 750
Safety Pharmacology 500
《KNN基无铅压电陶瓷电学性能优化与物理机理研究》 500
Petrology and Plate Tectonics 500
A Handbook of User Experience Research & Design in Libraries 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 内科学 复合材料 催化作用 光电子学 物理化学 电极 细胞生物学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6914574
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8606274
关于积分的说明 18261035
捐赠科研通 6326052
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3067867
关于科研通互助平台的介绍 2095251
邀请新用户注册赠送积分活动 2045179