В последние годы с некоторыми новыми эффектами и новыми механизмами термоэлектрического транспорта, предложенными и разработанными, также было обнаружено много новых высокоэффективных систем термоэлектрических материалов, из которых алмазоподобные структурные соединения, полученные из структуры алмаза, обусловлены атомными элементами Из-за разного радиуса и химической валентности кристаллическая решетка материала искажается от кубической структуры алмаза до некубической структуры, а присущая низкая теплопроводность и регулируемые электрические свойства алмазоподобного структурного соединения делают его отличным термоэлектрическим материалом. С 2009 года Шанхайский институт керамики, Китайская академия наук, термоэлектрическая исследовательская группа впервые представила четвертичные соединения Cu 2CdSnSe 4И Cu 2ZnSnSe 4Известно, что алмазоподобные соединения привлекают большое внимание в области термоэлектрических исследований. До сих пор сообщалось о более чем 20 типах алмазоструктурированных соединений, из которых пироэлектрические свойства различных материалов p-типа выше 1, Однако термоэлектрический показатель достоинства алмазоподобных соединений n-типа, как правило, низкий, что ограничивает разработку эффективных термоэлектрических устройств с алмазоподобными структурами.
Недавно научный сотрудник Шанхайского силикатного института Чжоу Пэнфей, исследователь Ши Синь и Чэнь Лидонг вместе с профессором Шанхайского университета Ян Цюнгом обнаружили высокопроизводительный тип n-типа с теплопроводностью и электрическими свойствами с низкой теплопроводностью Состав алмазной структуры AgInSe 2При 900K, AgInSe 2Самый высокий термоэлектрический выход базового соединения достиг 1,1, лучший CuGaTe до сих пор 2, CuInTe 2И другие алмазоподобные структурные соединения p-типа. В основе этого - исследовательская группа впервые подготовила представление о хороших перспективах применения алмазоподобных соединений термоэлектрических компонентов.
Зазор AgInSe2 составляет около 1,2 эВ, а предыдущее исследование AgInSe2 в основном фокусируется на области оптоэлектроники. Было обнаружено, что AgInSe2 имеет гораздо меньшую теплопроводность решетки, чем другие алмазоподобные структурные соединения. При комнатной температуре AgInSe 2Из теплопроводности решетки всего 0,99 Вт м-1К-1 и расчеты по первым принципам с использованием аморфного стекла показывают, что AgInSe 2Фононные спектры существования большого числа низкочастотной оптической ветви, сильного рассеяния и ее частоты, близкой к решетчатому фонону, приводят к AgInSe 2Основная причина низкой теплопроводности решетки. Дальнейшее исследование показало, что эта низкочастотная оптическая ветвь из синергической вибрации «Ag-Se» в AgInSe 2В кристаллической структуре Ag и Se связаны сильными химическими связями, а In и химические связи двух атомов слабы, поэтому Ag и Se могут образовывать «скопление Ag-Se» с большей общей массой, Сила связывания слабая и, следовательно, показывает низкую частоту колебаний фононов, с другой стороны, AgInSe 2При введении Se-вакансий или при введении Ag-легирования Ag легирование проводимости может быть достигнуто на порядок. Предварительные исследования показали, что при небольшом количестве Se-вакансий AgInSe 2Термоэлектрический показатель достоинства достиг 1,1 при 900 К.
На основе высокопроизводительного n-типа AgInSe 2Соединения и исследовательская группа ранее сообщали о p-type CuInTe 2(J.Mater., A, 2016, 4, 1277), исследование, впервые подготовленное с использованием двух пар термоэлектрической однопарной структуры алмазоподобных термоэлектрических устройств с использованием технологии плакирования и пайки, успешный одиночный термоэлектрический сингл Холодный переход и горячее соединение соответственно соединены с электродом Ni и электродом Mo-Cu. Предварительные результаты испытаний показывают, что максимальная выходная мощность устройства составляет 0,06 Вт при разности температур 520 K. Если контактное сопротивление и контактное тепловое сопротивление на интерфейсе устройства могут быть дополнительно оптимизированы, Его производительность будет еще больше повышена.
Соответствующие результаты исследований были опубликованы в Advanced Science, которая финансируется Национальным фондом естественных наук Китая, ключевыми проектами развертывания Китайской академии наук, Ассоциацией содействия инновациям в интересах молодежи и Программой высокого качества в Шанхае.
Рисунок 1. (a) Термоэлектрическая фигура достоинства для алмазоподобных соединений типа AgInSe2 n-типа; (b) Термоэлектрическое устройство первого алмазоподобного структурного состава
Рисунок 2. (а) Фононный спектр алмазоподобного структурного соединения типа AgInSe2 n-типа, (б) теплопроводность решетки
