Entropy engineering promotes thermoelectric performance in p-type chalcogenides.
Entropy engineering promotes thermoelectric performance in p-type chalcogenides.
复制标题
熵工程提升 p 型硫属化物的热电性能
DOI：
10.1038/s41467-021-23569-z
复制
发表时间：
2021-05-28
影响因子：
16.6
通讯作者：
He J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jiang B;Yu Y;Chen H;Cui J;Liu X;Xie L;He J
我们证明了基于高熵稳定矩阵的带收敛和分层结构可以有效地改善p型硫族化合物的热电性能。由于合金镉提高了塞贝克系数和电输运性质，从而减少了轻能带和重能带的能量偏移。此外，由熵工程控制的分层结构引入了载热声子的全尺度散射源，导致晶格导热系数非常低。因此，在900 K时，p型硫族化合物的zT峰值为2.0，在ΔT = 506 K时，制备的拼接模块的实验转换效率高达12%。本文提出了一种利用高熵稳定矩阵形成全尺度层次结构的熵策略。这项工作将促进低成本热电材料的实际应用。熵工程与高熵稳定硫族化合物典型优化机制的协同作用尚不清楚。在此，作者发现高熵稳定组分是应用协同效应实现高热电性能的有希望的矩阵。
We demonstrate that the thermoelectric properties of p-type chalcogenides can be effectively improved by band convergence and hierarchical structure based on a high-entropy-stabilized matrix. The band convergence is due to the decreased light and heavy band energy offsets by alloying Cd for an enhanced Seebeck coefficient and electric transport property. Moreover, the hierarchical structure manipulated by entropy engineering introduces all-scale scattering sources for heat-carrying phonons resulting in a very low lattice thermal conductivity. Consequently, a peak zT of 2.0 at 900 K for p-type chalcogenides and a high experimental conversion efficiency of 12% at ΔT = 506 K for the fabricated segmented modules are achieved. This work provides an entropy strategy to form all-scale hierarchical structures employing high-entropy-stabilized matrix. This work will promote real applications of low-cost thermoelectric materials. The synergism of entropy engineering and the typical optimization mechanisms in high-entropy-stabilized chalcogenide is unknown. Here, the authors find high-entropy-stabilized composition works as a promising matrix of applying synergistic effect to realize high thermoelectric performance.
登录
查看更多内容
影响因子：
64.8
作者：
Biswas, Kanishka;He, Jiaqing;Kanatzidis, Mercouri G.
通讯作者：
Kanatzidis, Mercouri G.
影响因子：
29.4
作者：
Maier, Stefan;Steinberg, Simon;Wuttig, Matthias
通讯作者：
Wuttig, Matthias
影响因子：
29.4
作者：
Liu, Ruiheng;Chen, Hongyi;Chen, Lidong
通讯作者：
Chen, Lidong
实现重带p型半霍斯勒热电材料的高品质因数
影响因子：
16.6
作者：
Fu C;Bai S;Liu Y;Tang Y;Chen L;Zhao X;Zhu T
通讯作者：
Zhu T
影响因子：
39.8
作者：
Jood, Priyanka;Ohta, Michihiro;Kanatzidis, Mercouri G.
通讯作者：
Kanatzidis, Mercouri G.