Low lattice thermal conductivity by alloying SnTe with AgSbTe2 and CaTe/MnTe
Low lattice thermal conductivity by alloying SnTe with AgSbTe2 and CaTe/MnTe
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通过将 SnTe 与 AgSbTe2 和 CaTe/MnTe 合金化来降低晶格导热率
DOI：
10.1063/1.5109465
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发表时间：
2019-08
影响因子：
4
通讯作者：
Ang Ran
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen Zhiyu;Gao Bo;Tang Jing;Guo Xuming;Li Wen;Ang Ran
SnTe-AgSbTe 2合金由于声子-空位散射而显示出有前途的热电性能，而SnTe与高溶解度的单碲化物如CaTe/MnTe合金由于能带会聚也显示出增强的热电性能。然而，SnTe与AgSbTe_2和CaTe/MnTe合金化对热电性能的综合影响程度如何，特别是空位浓度与晶格热导率之间的定量关系，仍然是一个谜。在这里，自发策略已经表明，在SnTe合金中将AgSbTe 2与CaTe/MnTe组合可以导致固有的价带收敛和改善的电子性能。特别地，在Sn过量3%的情况下，在（Sn0.95Ca0.05Te）0.75（AgSbTe 2）0.125中实现了接近SnTe的非晶极限的低晶格热导率（≤ 0.4W/m K）。Debye-Callaway模型提供了一个很好的澄清基础物理的约化晶格热导率，以及量化的空位散射的贡献。本研究结果表明，通过SnTe基合金的热电性能的提高具有良好的潜力。
SnTe-AgSbTe2 alloys have shown promising thermoelectric performance due to phonon-vacancy scattering, while SnTe alloyed with high-solubility monotellurides such as CaTe/MnTe has also shown enhanced thermoelectric performance owing to band convergence. However, to what level the combined effect on thermoelectrics by alloying SnTe with AgSbTe2 and CaTe/MnTe exists, especially for the quantitative relationship between the vacancy concentration and lattice thermal conductivity, still remains a mystery. Here, a spontaneous strategy has shown that combining AgSbTe2 with CaTe/MnTe in SnTe alloys can lead to an inherent valence band convergence and improved electronic performance. In particular, a low lattice thermal conductivity (∼0.4 W/m K), which approaches the amorphous limit of SnTe, is achieved in (Sn0.95Ca0.05Te)0.75(AgSbTe2)0.125 with 3% excess of Sn. The Debye-Callaway model provides a good clarification of underlying physics for the reduced lattice thermal conductivity as well as quantifies the contribution of vacancy scattering. The present finding demonstrates the excellent potential for advancing the thermoelectric performance by SnTe-based alloys.
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