新型热电材料Y_(2)Te_(3)热电性能应变调控研究

具有低晶格热导率的稀土硫族化合物Y_(2)Te_(3)是一种非常有前途的新型热电材料,施加应变是调控热电材料热电性能的有效手段。本文采用第一性原理方法结合半经典玻尔兹曼输运理论,通过施加-4%到4%的应变对Y_(2)Te_(3)材料的热电性能进行应变调控。研究表明,施加压缩应变对Y_(2)Te_(3)材料热电性能的提高优于施加拉伸应变。300 K下p型Y_(2)Te_(3)的最大功率因数由0.4 mW·m^(-1)·K-2提升到1.6 mW·m^(-1)·K-2,n型Y_(2)Te_(3)在压缩应变下最大功率因数由8 mW·m^(-1)·K^(-2)提升到11 mW·m^(-1)·K^(-2)。300 K下p型Y_(2)Te_(3)在应变调控下最大热电优值ZT由0.07提升到0.15,n型Y_(2)Te_(3)在压缩应变下最大热电优值ZT由0.7提升到0.9。因此,n型Y_(2)Te_(3)具有非常优异的热电性能,通过施加应变可以有效调控Y_(2)Te_(3)材料的热电性能,n型Y_(2)Te_(3)具有作为热电材料的巨大潜力。

钙钛矿材料:热电领域的潜力之星

硫系和卤化物钙钛矿材料具有优良的热电输运性能,以及易制备、稳定性良好等诸多优点,因而受到了广泛关注。筛选具有热电潜力的钙钛矿材料和提升现有钙钛矿材料的热电性能是目前研究的重点内容。本文回顾了钙钛矿和热电材料的基本理论,描述了材料热电性能的表征参数,综述了具有优良热电潜力的钙钛矿材料的研究进展,包括无机硫系和卤化物钙钛矿材料、有机复合钙钛矿材料以及氧化物钙钛矿材料等,并从电子结构、电输运性质、热输运性质以及热电性能调控方法等方面分析了钙钛矿材料具有优异热电优值和优良热电潜力的原因,展望了钙钛矿材料的热电应用前景。