谱带会聚和载波传输对提高金属镓掺杂碲化铜中温热电性能的协同作用

  近来，由于高热电材料拥有将热能直接转换为有用电能的能力，从而该材料引起了大家前所未有的关注。碲化铜（Cu2Te）是硫属化物家族中的一员，已成为具有低导热性和高热电（TE）性能的最先进的热电材料。然而，这种材料仅在非常高的温度下才具有出色的传输性能。在专家的研究中，他们通过第一性原理计算和实验验证研究了镓（Ga）掺杂对高热电（TE）性能的协同效应；通过 DFT（密度泛函理论）计算预测镓（Ga）掺杂在相当大的限度内增强了Cu2Te中的电导率和塞贝克系数。通过简单的直接退火实验合成镓掺杂Cu2Te验证了这一概念，在1120ºC左右温度下比以前的工作和随后的热电特性拥有更短的持续时间，为48小时（约为之前的四分之一）。增强的导电性，热电势和中等热导率导致镓掺杂（Cu1.97Ga0.03Te）中优化了TE性能3个原子百分比，在600K下的呈现ZT值为0.46，在该温度范围区间几乎是原始Cu2Te的三倍。这项综合研究在中温应用中，为开发新的低成本和具有增强的ZT性能高能效高热电材料提供了平台。

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