立方相MnGeTe2:一种有前景的热电材料

• 作者: 周斌强 张馨月 李娟 李文 王晓 裴艳中 郑良涛 高博
• 来源期刊: 中国科学:材料科学(英文版)
• 学科: 工学
• 关键词: THERMOELECTRIC MnGeTe2 ZT SPB MODEL
• 年，卷（期）: 2019,（3）
• 页码范围: 379-388
• 页数: 10页
• 分类号: TB34

摘要

具有立方结构的IV族碲化物半导体(PbTe和SnTe)已经引领了热电领域的诸多革新.近年来,非立方相化合物GeTe与MnTe也表现出很好的热电前景.基于此,本文对GeTe与MnTe的衍生化合物(MnGeTe2)的热电性能进行了探究.在本工作中,本征态MnGeTe2因单质锗的析出而存在高浓度的阳离子空位,载流子浓度高达~3.6×1021cm-3,远高于热电应用所需,通过Bi的掺杂可使得载流子显著降低(室温下MnGe0.9Bi0.1Te2载流子约为~9×1020cm-3).在这样大的载流子浓度范围内,一方面可以基于声学声子散射机制下的单抛物带模型,实现对载流子输运性质进行全面的评估;另一方面还可以实现热电功率因子的优化.此外,由于材料中存在高度无序的阳离子和阳离子空位,可在测试温度范围内获得1.2 W m-1K-1甚至更低的晶格热导率.当载流子浓度达到优化值~9×1020cm-3时,在850 K各向同性的立方相下可获得接近1.0的zT值以及高于200 HV的维氏硬度值,进一步证实MnGeTe2是一个很有前景的热电材料.