Chemical bonding engineering for high-symmetry Cu2S-based materials with high thermoelectric performance

材料科学 相变 热电效应 声子散射 塞贝克系数 化学键 声子 凝聚态物理 大气温度范围 热电材料 化学物理 电阻率和电导率 纳米技术 复合材料 热力学 有机化学 热导率 工程类 物理 化学 电气工程
作者
Yajun Wang,Zhaohui Long,Yao Cheng,Min Zhou,Hongyi Chen,Kunpeng Zhao,Xun Shi
出处
期刊:Materials Today Physics [Elsevier]
卷期号:32: 101028-101028 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.mtphys.2023.101028
摘要

Liquid-like materials have gained notable attention in thermoelectrics due to their ultralow lattice thermal conductivity and tunable electrical properties. Particularly, Cu2S-based materials have the advantages of earth abundant and environmentally friendly constituents, which have the great potential for industry applications. However, Cu2S undergoes a series of phase transitions above room temperature and only the high temperature cubic phase (above 700 K) exhibits desirable thermoelectric properties, leading to the low averaged thermoelectric performance. Herein we theoretically and experimentally demonstrated that the phase transition temperature can be strongly suppressed by tuning the chemical bonding in Mn-doped Cu2S, which effectively move the high-symmetry cubic phase to a much low-temperature regime. The weakened chemical bonding facilitates the formation of Cu vacancies and thus improves the hole concentrations for optimized electrical transports. Furthermore, the lattice thermal conductivity is suppressed due to the reduced sound velocity by lattice softening and the enhanced phonon scattering by point defects. As a total result, high average power factors of 6.13 μW cm−1 K−2 and average zT values of 0.44 are obtained in the temperature range of 423 to 723 K, both of which outperform most Cu2S-based materials reported so far. The present study corroborates that chemical bonding engineering can serve as a scaffold for regulating the phase structures and transport properties in thermoelectric materials.

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
1秒前
Yxian发布了新的文献求助10
1秒前
白泽发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
搜集达人应助媛媛种论文采纳,获得10
2秒前
humengli完成签到 ,获得积分10
2秒前
燃之一手发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
mmol发布了新的文献求助10
3秒前
梅夕阳发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
ren完成签到,获得积分10
3秒前
Ava应助轻松的曲奇采纳,获得10
4秒前
旋光活性完成签到,获得积分10
4秒前
刚刚完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
搜集达人应助zxj采纳,获得10
5秒前
科研通AI2S应助又又妈妈采纳,获得10
5秒前
科目三应助傲人男根采纳,获得10
5秒前
深情安青应助积极的黑猫采纳,获得10
5秒前
大小罐子发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
余东林发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
mmyhn应助飞飞采纳,获得20
7秒前
lucilleshen发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
ren发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
mk发布了新的文献求助10
9秒前
jxjsyf完成签到 ,获得积分10
9秒前
小蘑菇应助秋夏山采纳,获得10
9秒前
yidi01完成签到,获得积分10
9秒前
依风发布了新的文献求助10
10秒前
wan应助Elient_采纳,获得10
11秒前
Orange应助玩命的醉山采纳,获得10
11秒前
QuarkQD完成签到 ,获得积分10
11秒前
Akim应助望雾去采纳,获得10
11秒前
111发布了新的文献求助10
12秒前
小小鹿发布了新的文献求助10
12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
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 3000
Les Mantodea de guyane 2500
Signals, Systems, and Signal Processing 510
Discrete-Time Signals and Systems 510
Brittle Fracture in Welded Ships 500
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 500
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 5941720
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7063826
关于积分的说明 15886294
捐赠科研通 5072095
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2728318
邀请新用户注册赠送积分活动 1686843
关于科研通互助平台的介绍 1613237