多掺杂协同调控碲化锡热导率和功率因子提升热电性能（英文）

檀小芳^1,2，端思晨¹，王泓翔^1,3，吴庆松⁴，李苗苗⁵，刘国强^1,3，徐静涛^1,3，谈小建^1,3，邵和助^1,3，蒋俊^1,3

1. 中国科学院宁波材料技术与工程研究所2. 中国科学技术大学纳米科学技术学院3. 中国科学院大学4. 复旦大学先进材料实验室5. 河海大学力学与材料学院

摘 要：碲化锡（SnTe）是一种碲化铅的无铅替代物,在热电领域有广阔的应用前景。但是,纯相碲化锡样品具有较高的热导率与较低的塞贝克系数,导致热电性能较差。本研究通过多重掺杂可以显著降低热导率,提升塞贝克系数,从而提升热电性能。Sn Te热压样品的晶格热导率随着Se和S的引入明显降低,比如Sn Te_0.7S_0.15Se_0.15室温下晶格热导率仅为0.99 W?m^–1?K^–1。透射电子显微镜显示,SnTe掺杂样品内存在大量的纳米沉淀相与晶格位错。在此基础上,掺杂In在价带顶引入共振态大幅提高了样品的塞贝克系数。实验表明通过多重掺杂可以有效提升碲化锡的热电性能,其中样品Sn_0.99In_0.01Te_0.7S_0.15Se_0.15在850 K时峰值ZT值达到0.8,这说明碲化锡的确是一种有应用前景的中温区热电材料。

关键词：碲化锡;热电性能;共振态;晶格热导率;