Optimizing thermoelectric performance of Cd-doped β-Zn4Sb3 through self-adjusting carrier concentration

材料科学 热电效应 塞贝克系数 功勋 声子散射 热导率 兴奋剂 分析化学(期刊) 热电材料 电阻率和电导率 声子 凝聚态物理 复合材料 热力学 光电子学 电气工程 物理 工程类 色谱法 化学
作者
Shanyu Wang,Fan Fu,Xiaoyu She,Gang Zheng,Li Han,Xinfeng Tang
出处
期刊:Intermetallics [Elsevier]
卷期号:19 (12): 1823-1830 被引量:31
标识
DOI:10.1016/j.intermet.2011.07.020
摘要

Crack-free Zn3.96+xCd0.04Sb3 (x = −0.05, 0.0, 0.05 and 0.1) ingots were successfully synthesized by a melting followed by a precisely controlled slow cooling process. The facile control of Zn content realizes the effective self-adjustment of carrier concentration, as well as the optimization of the thermoelectric figure of merit. The Zn-deficiency and stoichiometric samples are single phase, whereas a slight metal Zn phase can be detected in other two Zn-rich samples existing as forms of numerous evenly distributed nano-clusters with size of 20–50 nm and a spot of micro-scale precipitations embedded in the matrix. In particular, these multi-scale microstructures combined with the subtle variation of interstitial Zn apparently intensify phonon scattering and give rise to a “phonon-glass” feature of Zn-rich samples. However, Zn-deficiency sample benefiting from high Seebeck coefficient, shows a high power factor (>1.0 mW m−1 K−1) in the entire temperature range and a maximum value of 1.26 mW m−1 K−1 at 660 K. As a result, the enhanced effective hole mass by a slight Cd-doping coupled with the extremely low lattice thermal conductivity originated from crystalline complexities lead to a high figure of merit of 1.23 at 660 K for Zn3.91Cd0.04Sb3 sample, which is comparable with the highest value reported by T. Caillat et al. [T. Caillat et al. J Phys Chem Solids 1997; 58: 1119−25]. Furthermore, this study demonstrates a simple and easily-industrialized melting combined with slow cooling technique making the high performance β-Zn4Sb3 a promising candidate for low-grade waste heat recovery.

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
轻松凌柏发布了新的文献求助10
刚刚
徐cc完成签到 ,获得积分10
1秒前
firewood完成签到,获得积分10
2秒前
风趣的语蕊完成签到,获得积分10
2秒前
尤狸子发布了新的文献求助30
2秒前
思源应助澜冰采纳,获得10
2秒前
隐形曼青应助汤圆有奶瓶采纳,获得10
3秒前
明亮的青旋完成签到 ,获得积分10
3秒前
西海岸的风完成签到,获得积分10
3秒前
古丁完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
5秒前
嗨害完成签到,获得积分10
6秒前
浮游应助能干的初瑶采纳,获得10
6秒前
崔懿龍完成签到,获得积分10
6秒前
孟一天完成签到,获得积分10
7秒前
善学以致用应助重要易槐采纳,获得10
7秒前
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
8秒前
SciGPT应助得意黑采纳,获得10
8秒前
老实凝蕊完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
9秒前
巴旦木发布了新的文献求助10
9秒前
可爱的函函应助追寻音响采纳,获得10
9秒前
Wind应助ZRZR采纳,获得10
9秒前
9秒前
科研通AI2S应助空凌采纳,获得10
10秒前
情怀应助小鱼仔采纳,获得10
10秒前
kirazou完成签到,获得积分10
10秒前
杨旭发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
liu完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
困得晕乎乎完成签到,获得积分10
12秒前
小波完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
12秒前
jiajia完成签到,获得积分20
13秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 12000
(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
The Cambridge History of China: Volume 4, Sui and T'ang China, 589–906 AD, Part Two 1000
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 1000
Russian Foreign Policy: Change and Continuity 800
Real World Research, 5th Edition 800
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 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 5699679
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5132628
关于积分的说明 15227678
捐赠科研通 4854695
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2604865
邀请新用户注册赠送积分活动 1556246
关于科研通互助平台的介绍 1514444