Precision Interface Engineering of CuNi Alloys by Powder ALD Toward Better Thermoelectric Performance

材料科学 接口(物质) 热电效应 热电材料 冶金 工程物理 纳米技术 复合材料 热力学 热导率 物理 毛细管数 毛细管作用 工程类
作者
Shiyang He,Amin Bahrami,Chanwon Jung,Xiang Zhang,Ran He,Zhifeng Ren,Siyuan Zhang,Kornelius Nielsch
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202314457
摘要

Abstract The main bottleneck in obtaining high‐performance thermoelectric (TE) materials is identified as how to decouple the strong interrelationship between electrical and thermal parameters. Herein, a precise interface modification approach based on the powder atomic layer deposition (ALD) technology is presented to enhance the performance of CuNi alloys. ZnO and Al 2 O 3 layers as well as their combinations are deposited on the surface of powders, typically in 10–100 ALD cycles, and their effects on the TE performance of bulks is thoroughly investigated. The enhancement of the Seebeck coefficient, caused by the energy filtering effect, compensates for the electrical conductivity deterioration due to the low electrical conductivity of oxide layers. Furthermore, the oxide layers may significantly increase the phonon scattering. Therefore, to reduce the resistivity of coating layer, a multilayer structure is deposited on the surface of powders by inserting Al 2 O 3 into ZnO. The accurate microstructure characterization shows that the Al atoms diffused into ZnO and realized the doping effect after pressing. Al diffusion has the potential to increase the electrical conductivity and complexity of coating layers. Compared to pure CuNi, zT increases by 128% due to the decrease in resistivity and stronger phonon scattering in phase boundaries.

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