Boost the thermoelectric performance of polycrystalline SnSe by combining band engineering and multi-scale defect engineering via K/Ga co-doping

材料科学 热电效应 微晶 热电材料 晶界 光电子学 热导率 兴奋剂 带隙 功勋 能量转换效率 塞贝克系数 凝聚态物理 粒度 工程物理 锡 半导体 纳米技术 电子迁移率 晶体缺陷 电阻率和电导率 热电发电机 氢 宽禁带半导体 热的 电子能带结构 热稳定性
作者
Nan Xin,Yilong Zhang,Dongming Zhao,Yifei Li,Huisheng Cai,Chaozhi Zhang,Baojing Shen,Kai Miao,Zhuo Zhang,G.H. Tang
出处
期刊:Materials Today Physics [Elsevier BV]
卷期号:68: 102244-102244
标识
DOI:10.1016/j.mtphys.2026.102244
摘要

Thermoelectric (TE) materials enable direct conversion between heat and electricity, providing a clean and sustainable solution for waste heat recovery. Single-crystal tin selenide (SnSe) exhibits a record-high figure of merit ZT , but its poor mechanical stability hinders device applications. Polycrystalline SnSe features superior mechanical strength yet suffers from deteriorated electrical transport and abnormally elevated thermal conductivity. Here, we develop a synergistic optimization strategy integrating K/Ga co-doping, carbonate-induced multi-scale defects, and hydrogen reduction to advance the thermoelectric performance of polycrystalline SnSe. Combined first-principles calculations and experimental characterizations reveal that K-rich doping effectively narrows band gap and raises hole concentration to 3.32 × 10 19 cm −3 , Ga-rich doping modulates the valence band structure and reduced the thermal excitation temperature. A peak power factor of 11.42 μW cm −1 K −2 is achieved at 823 K in K 0.01 Ga 0.03 Sn 0.955 Se. The volatilization of carbonates and the artificial introduction of Sn vacancies effectively formed dislocations and point defects. Multi-scale defects spanning point defects, dislocations and grain boundaries strongly scatter full-frequency phonons, and hydrogen removal of high- κ SnO 2 further reduces thermal conductivity κ , yielding a minimum κ of 0.289 W m −1 K −1 at 798 K. Benefiting from the synergistic regulation of electrical and thermal properties, a state-of-the-art ZT max of 2.03 is realized at 823 K. This work offers an effective pathway for designing high-performance polycrystalline SnSe 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
2秒前
烟花的应助被JanaL采纳,获得10
3秒前
xi完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
pwww完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
6秒前
李爱国的应助被wg采纳,获得10
7秒前
五号发布了新的文献求助10
8秒前
大个的应助被曲江新会采纳,获得10
8秒前
8秒前
邱化兴完成签到 ,获得积分20
9秒前
小晴天完成签到 ,获得积分10
9秒前
dongua发布了新的文献求助10
9秒前
虚幻馒头发布了新的文献求助10
10秒前
所所的应助被无私藏鸟采纳,获得10
10秒前
研友_08oErn发布了新的文献求助10
11秒前
HIPPOOOO关注了科研通微信公众号
12秒前
Alan发布了新的文献求助10
12秒前
15秒前
16秒前
17秒前
11完成签到,获得积分10
18秒前
橘柚完成签到 ,获得积分10
19秒前
曲江新会发布了新的文献求助10
19秒前
领导范儿的应助被倪二妹采纳,获得10
19秒前
星辰大海的应助被戚帅鹏采纳,获得10
20秒前
知秋发布了新的文献求助10
21秒前
dongua完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
英姑的应助被傻子与白痴采纳,获得10
22秒前
Hello的应助被CRUSADER采纳,获得30
22秒前
24秒前
Keats发布了新的文献求助10
27秒前
无私藏鸟发布了新的文献求助10
27秒前
fairy发布了新的文献求助10
28秒前
科目三的应助被Genius采纳,获得10
28秒前
慕青的应助被淡蓝色采纳,获得10
28秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Organizational Behavior 510
Arbitrage Theory in Discrete and Continuous Time 500
Fortepian Chopina 400
A Silent Apostrophe:The Fayum Portraits 310
四川大学学位论文.郭瑞昂. 基于高压热扩散的n型磷掺杂金刚石半导体制备研究 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 化学工程 内科学 物理 生物化学 复合材料 催化作用 细胞生物学 人工智能 心理学 无机化学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7832151
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9356044
关于积分的说明 20586481
捐赠科研通 7424502
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3336822
关于科研通互助平台的介绍 2481346
邀请新用户注册赠送积分活动 2357505