Structure Evolution and Bonding Inhomogeneity toward High Thermoelectric Performance in Cu2CoSnS4–xSex Materials

材料科学 热电效应 非谐性 晶体结构 热电材料 电子迁移率 功勋 能量转换效率 热导率 无量纲量 化学物理 凝聚态物理 光电子学 结晶学 热力学 复合材料 化学 物理
作者
Taras Parashchuk,Oleksandr Cherniushok,O.V. Smitiukh,О.V. Marchuk,Krzysztof Wojciechowski
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:35 (12): 4772-4785 被引量:9
标识
DOI:10.1021/acs.chemmater.3c00586
摘要

Lightweight diamond-like structure (DLS) materials are excellent candidates for thermoelectric (TE) applications due to their low costs, eco-friendly nature, and property stability. The main obstacles restricting the energy-conversion performance by the lightweight DLS materials are high lattice thermal conductivity and relatively low carrier mobility. By investigating the anion substitution effect on the structural, microstructural, electronic, and thermal properties of Cu2CoSnS4-xSex, we show that the simultaneous enhancement of the crystal symmetry and bonding inhomogeneity engineering are effective approaches to enhance the TE performance in lightweight DLS materials. Particularly, the increase of x in Cu2CoSnS4-xSex makes the DLS structure with the ideal tetrahedral bond angles of 109.5° favorable, leading to better crystal symmetry and higher carrier mobility in samples with higher selenium content. In turn, the phonon transport in the investigated DLS materials is strongly disturbed due to the bonding inhomogeneity between anions and three sorts of cations inducing large lattice anharmonicity. The increase of Se content in Cu2CoSnS4-xSex only intensified this effect resulting in a lower lattice component of the thermal conductivity (κL) for Se-rich samples. As a result of the enhanced power factor S2ρ-1 and the low κL, the dimensionless thermoelectric figure of merit ZT achieves a high value of 0.75 for Cu2CoSnSe4 DLS material. This work demonstrates that crystal symmetry and bonding inhomogeneity play an important role in the transport properties of DLS materials and provide a path for the development of new perspective materials for TE energy conversion.

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
晓晓来了完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
感动的雁枫完成签到,获得积分10
3秒前
张潘辉发布了新的文献求助10
3秒前
zhangyapeng完成签到,获得积分10
3秒前
啊呀呀发布了新的文献求助10
4秒前
Khaos_0929发布了新的文献求助10
4秒前
bilin发布了新的文献求助10
7秒前
李禾和完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
汉堡包应助淡然的静珊采纳,获得10
9秒前
10秒前
yaosan完成签到,获得积分10
11秒前
爱吃的月半猫完成签到,获得积分10
11秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
12秒前
谦让的雅青完成签到 ,获得积分10
13秒前
芳芳子发布了新的文献求助10
13秒前
15秒前
浅色墨水完成签到,获得积分10
15秒前
啦啦啦啦啦完成签到 ,获得积分10
16秒前
科研小牛完成签到,获得积分10
16秒前
李健应助conveyor6采纳,获得10
16秒前
17秒前
风云鱼发布了新的文献求助10
18秒前
萧瑟秋风今又是完成签到 ,获得积分10
20秒前
李白完成签到,获得积分20
20秒前
pancake发布了新的文献求助10
21秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
21秒前
sunshine发布了新的文献求助10
23秒前
磐xst完成签到 ,获得积分10
23秒前
24秒前
27秒前
27秒前
30秒前
Ava应助飞飞飞采纳,获得10
30秒前
32秒前
34秒前
平城落叶完成签到,获得积分10
35秒前
OK完成签到,获得积分10
36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
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
从k到英国情人 1500
Ägyptische Geschichte der 21.–30. Dynastie 1100
„Semitische Wissenschaften“? 1100
Real World Research, 5th Edition 800
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 5734559
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5354867
关于积分的说明 15327244
捐赠科研通 4879200
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2621736
邀请新用户注册赠送积分活动 1570891
关于科研通互助平台的介绍 1527707