利用超低热导率和对载流子浓度的调制效应在碲化铅-硫化铅赝二相中实现优异的热电性能
在碲化铅-硫化铅的赝二相体系中,由于硫化铅在碲化铅中的固溶度有限,随着硫化铅组分含量的增加,会发生从纳米析出到旋节分解等一系列的相分离过程,从而在材料中形成了包含原子尺度的点缺陷、纳米尺度的相界面以及介观的晶/相界面等的全尺度分层结构。该结构可以实现对全波谱声子的有效散射,因而实现超低的晶格热导率。在该工作中,何佳清课题组不仅在实验上实现了对该全尺度分层结构的优化,而且利用球差透射电镜技术对其微观结构进行了深入而细致的表征,并进一步在理论上为分层结构的最 优化给予了有力的论证。此外,针对材料在高温的电学性能的饱和效应,何佳清课题组做出了另辟蹊径但又非常合理的解释,认为被局限在晶界或者相界面的Na离 子在高温(>600K)时发生向母体材料的扩散和重新固溶,从而引起针对载流子浓度的调制效应,有力的保证了PbTe-PbS赝二相在高温区的整体热电性能。 该工作是在何佳清课题组前期工作(Nature communications, 2014, 5, 4515)上的又一进步,再次验证了碲化铅-硫化铅体系作为块体热电材料具有广泛的应用前景。
南方科技大学
2021-04-13