Exceptionally High Average Power Factor and Thermoelectric Figure of Merit in n-type PbSe by the Dual Incorporation of Cu and Te

热电效应 塞贝克系数 化学 微晶 功勋 热电材料 凝聚态物理 电子迁移率 电阻率和电导率 有效质量(弹簧-质量系统) 载流子 热导率 结晶学 材料科学 热力学 复合材料 光电子学 物理 量子力学
作者
Chongjian Zhou,Yuan Yu,Yea‐Lee Lee,Bangzhi Ge,Weiqun Lu,Oana Cojocaru‐Mirédin,Jino Im,Sung‐Pyo Cho,Matthias Wuttig,Zhongqi Shi,In Jae Chung
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:142 (35): 15172-15186 被引量:119
标识
DOI:10.1021/jacs.0c07712
摘要

Thermoelectric materials with high average power factor and thermoelectric figure of merit (ZT) has been a sought-after goal. Here, we report new n-type thermoelectric system CuxPbSe0.99Te0.01 (x = 0.0025, 0.004, and 0.005) exhibiting record-high average ZT ∼ 1.3 over 400-773 K ever reported for n-type polycrystalline materials including the state-of-the-art PbTe. We concurrently alloy Te to the PbSe lattice and introduce excess Cu to its interstitial voids. Their resulting strong attraction facilitates charge transfer from Cu atoms to the crystal matrix significantly. It follows the increased carrier concentration without damaging its mobility and the consequently improved electrical conductivity. This interaction also increases effective mass of electron in the conduction band according to DFT calculations, thereby raising the magnitude of Seebeck coefficient without diminishing electrical conductivity. Resultantly, Cu0.005PbSe0.99Te0.01 attains an exceptionally high average power factor of ∼27 μW cm-1 K-2 from 400 to 773 K with a maximum of ∼30 μW cm-1 K-2 at 300 K, the highest among all n- and p-type PbSe-based materials. Its ∼23 μW cm-1 K-2 at 773 K is even higher than ∼21 μW cm-1 K-2 of the state-of-the-art n-type PbTe. Interstitial Cu atoms induce the formation of coherent nanostructures. They are highly mobile, displacing Pb atoms from the ideal octahedral center and severely distorting the local microstructure. This significantly depresses lattice thermal conductivity to ∼0.2 Wm-1 K-1 at 773 K below the theoretical lower bound. The multiple effects of the dual incorporation of Cu and Te synergistically boosts a ZT of Cu0.005PbSe0.99Te0.01 to ∼1.7 at 773 K.
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
刚刚
JJJ发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
英俊的铭应助调皮芝麻采纳,获得10
1秒前
隐形曼青应助所爱皆在采纳,获得10
1秒前
weiwei发布了新的文献求助30
1秒前
2秒前
俭朴的跳跳糖完成签到 ,获得积分10
3秒前
zhang完成签到,获得积分10
3秒前
星远发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
5秒前
jiaozhiping发布了新的文献求助10
5秒前
一碗晚月完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
Cheng55发布了新的文献求助10
8秒前
wan发布了新的文献求助10
9秒前
LY123发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
古来征战几人回关注了科研通微信公众号
11秒前
星远完成签到,获得积分10
13秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
14秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
大模型应助所爱皆在采纳,获得10
18秒前
漂亮的白晴完成签到,获得积分10
20秒前
JiangYifan完成签到,获得积分10
20秒前
20秒前
天天快乐应助wikii采纳,获得10
21秒前
帅气的樱桃完成签到,获得积分20
22秒前
23秒前
fsznc完成签到 ,获得积分0
25秒前
bemyselfelsa发布了新的文献求助10
25秒前
27秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
28秒前
28秒前
29秒前
栗栗发布了新的文献求助10
29秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
30秒前
爱听歌笑寒完成签到,获得积分10
32秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 2000
中国脑卒中防治报告 1000
Variants in Economic Theory 1000
Global Ingredients & Formulations Guide 2014, Hardcover 1000
Research for Social Workers 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5821137
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5972656
关于积分的说明 15556900
捐赠科研通 4942805
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2662264
邀请新用户注册赠送积分活动 1608459
关于科研通互助平台的介绍 1563385