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材料学院在n型Bi2Te3晶体热电领域取得新进展

发布时间:2026-02-12 阅读数:

近日,威廉希官网作为第一完成单位的研究论文“Lattice plainification and high symmetry enhance the thermoelectric performance of n-type Bi2Te3-based materials” 在材料领域国际知名期刊《Journal of Materials Chemistry A》正式接收并在线发表。威廉希官网博士研究生梁超为第一作者,宿力中教授、白培康教授与石浩男教授担任共同通讯作者。

该研究采用了Se合金化和间隙性In共掺杂的方法,协同优化载流子迁移率(μ)与态密度有效质量(m*)。1、固溶Se在提升载流子浓度(nH)的同时降低了晶格热导率(κlat);2、间隙In的引入抑制了阴离子空位的形成,同时改变了局部键角Te(1)-Bi-Te(2)的大小,提高了局部晶格对称性,解释载流子迁移率(μ)的提升;3、间隙In的引入引发共振能级,提升了态密度有效质量(m*)。在300-373K范围内ZTave约为1.1。此外,搭建了基于n型Bi2Te3的单腿器件,在225K的温差下,其单臂热电器件实现5.3%的发电效率。

本工作为提升n型Bi2Te3基热点材料性能提供了新思路,提出了Bi2Te3中局部晶格对称性的指标,有望成为一种有效手段,用于研究局部晶格对称性与Bi2Te3中载流子迁移率(μ)之间的关系,甚至适用于其他热电材料体系。

该工作得到了williamhill威廉希尔网址引进人才科研启动基金(20232094、20252105)、国家自然科学基金(12404037;523B2007)、第十届中国科协青年人才托举工程、山西省“三晋英才”科技创新青年拔尖人才项目(992025025)、山西省基础研究计划青年项目(202403021212122)、山西省优秀博士科研资助(20242010)的支持、山西省科技创新人才团队专项(202304051001015)等项目资助。