Al掺杂SnTe热电材料

平均ZT提升至1.15

通过Al掺杂增强价带顶态密度，结合Sb掺杂和AgBiTe2合金化，实现宽温域高平均热电优值。

唐国栋 · Yuqi, Liu · Yang, Xiaoyu · 张永胜 · Nan, Pengfei · Gong, Yaru · 葛炳辉 · Lin, Nan · 缪雪飞 · 宋坤 · Schön, Carl Friedrich · Cagnoni, Matteo · Kim, Dasol · Yu, Yuan · Wuttig, Matthias

Nature Communications 2024

具体参数

平均热电优值

{'zh': '1.15', 'en': '1.15'}

热电优值

{'zh': '0.36', 'en': '0.36'}

技术优势

掺杂规则清晰

最大化掺杂剂s轨道和Te p轨道的空间重叠并最小化能量差，即可增强价带顶态密度，本工作据此筛选出Al。

性能破纪录

在300–873 K取得平均ZT=1.15，刷新SnTe体系纪录；300 K下ZT=0.36，拓宽了中低温应用。

多策略协同

Al增强态密度、Sb调载流子、AgBiTe2合金化促能带收敛、位错散射声子，各机制协同提升ZT。

应用场景

• 热电发电器件：宽温域高平均ZT提升发电效率，适合中温区热能转换。
• 固态制冷：300 K下ZT=0.36可在室温段实现制冷，无需移动部件。
• 余热回收：在300–873 K高效回收工业余热，转化为电能。
• 自供能传感器：温差即可供电，驱动低功耗传感器无需电池。