Point Defect Engineering of High‐Performance Bismuth‐Telluride‐Based Thermoelectric Materials

材料科学 碲化铋 热电效应 热电材料 微晶 功勋 晶体缺陷 工程物理 半导体 热电发电机 热导率 光电子学 凝聚态物理 冶金 热力学 复合材料 工程类 物理
作者
Lipeng Hu,Tiejun Zhu,Xiaohua Liu,Xinbing Zhao
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:24 (33): 5211-5218 被引量:706
标识
DOI:10.1002/adfm.201400474
摘要

Developing high‐performance thermoelectric materials is one of the crucial aspects for direct thermal‐to‐electric energy conversion. Herein, atomic scale point defect engineering is introduced as a new strategy to simultaneously optimize the electrical properties and lattice thermal conductivity of thermoelectric materials, and (Bi,Sb) 2 (Te,Se) 3 thermoelectric solid solutions are selected as a paradigm to demonstrate the applicability of this new approach. Intrinsic point defects play an important role in enhancing the thermoelectric properties. Antisite defects and donor‐like effects are engineered in this system by tuning the formation energy of point defects and hot deformation. As a result, a record value of the figure of merit ZT of ≈1.2 at 445 K is obtained for n‐type polycrystalline Bi 2 Te 2.3 Se 0.7 alloys, and a high ZT value of ≈1.3 at 380 K is achieved for p‐type polycrystalline Bi 0.3 Sb 1.7 Te 3 alloys, both values being higher than those of commercial zone‐melted ingots. These results demonstrate the promise of point defect engineering as a new strategy to optimize thermoelectric properties.
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