双氧化物复合SiGe合金

热导率降三成

通过复合Ga₂O₃和SiO₂气凝胶，在提升功率因数的同时构建分级散射中心，全面抑制声子输运，使p型Si₈₀Ge₂₀块体的热电性能大幅增强。

Lai, Huajun · 彭英 · Mengfei, Wang · Shi, Runze · Chen, Junliang · 刘呈燕 · 王一峰 · Miao, Lei · 卫海桥

Journal of Advanced Ceramics 2023

具体参数

无量纲热电优值 (ZT)

0.9

总热导率降低幅度

32.6 %

技术优势

热导率降三成

SiO₂气凝胶复合引入非晶夹杂、细化基体晶粒并形成多种纳米结构，构建分级散射中心全面阻碍声子输运。

功率因数同时提升

Ga₂O₃分解产生的Ga对SiGe基体产生结晶诱导效应，提升功率因数，与热导率降低协同实现ZT提高。

ZT值领先

600 ℃时ZT达0.9，优于大多数已报道的氧化物复合Si基块体。

应用场景

• 热电发电：用于将工业废热或高温热源直接转换为电能。
• 高温热电器件：在600 ℃左右保持高ZT，适合高温热电器件的p型腿。
• 硅基复合材料：基于SiGe合金，与硅工艺兼容，可低成本集成。
• 气凝胶复合粉体：利用SiO₂气凝胶粉末的纳米结构降低热导率。