多掺杂协同调控碲化锡热导率和功率因子提升热电性能

摘要： 碲化锡(SnTe)是一种碲化铅的无铅替代物, 在热电领域有广阔的应用前景。但是, 纯相碲化锡样品具有较高的热导率与较低的塞贝克系数, 导致热电性能较差。本研究通过多重掺杂可以显著降低热导率, 提升塞贝克系数, 从而提升热电性能。SnTe热压样品的晶格热导率随着Se和S的引入明显降低,比如SnTe0.7S0.15Se0.15室温下晶格热导率仅为0.99 W？m-1？K-1。透射电子显微镜显示, SnTe掺杂样品内存在大量的纳米沉淀相与晶格位错。在此基础上, 掺杂In在价带顶引入共振态大幅提高了样品的塞贝克系数。实验表明通过多重掺杂可以有效提升碲化锡的热电性能, 其中样品Sn0.99In0.01Te0.7S0.15Se0.15在850 K时峰值ZT值达到0.8, 这说明碲化锡的确是一种有应用前景的中温区热电材料。