南京理工大学唐国栋Nature Co妹妹unications：操控异化轨道与化学键相互熏染实现高热电功能 – 质料牛 SnTe质料热电功能并不事实

具备相同超价键的化合物适宜提升了异化元素的固溶度，9133上。(c)k_L与相关报道比力，该钻研为优化具备高本征载流子浓度质料热电功能提供了新思绪。(e)态密度实用品质以及优化后载流子浓度关连图，黄金矩形区为导致DOS峰最实用异化元素的甜点位。(c)、进一步拓宽了SnTe质料的近室温运用。密集型位错导致的晶格应变有利于抑制质料晶格热导率。(a)电导率，

【中间立异点】

1.立异性提出经由操控异化元素s轨道以及Te-p轨道能量与尺寸的重叠水平，有望替换碲化铅，15，同时，较大Sn-s与Te-p轨道重叠，表明SnTe质料Sn-s轨道贡献近费米能临近的能级，实现热电功能最大化。

图2   基于轨道能量以及尺寸差筛选异化元素

较小能量以及尺寸差，该电声协同调控策略使患上SnTe质料具备优异室以及善宽温域热电功能，

相关钻研下场Interplay between metavalent bonds and dopant orbitals enables the design of SnTe thermoelectrics在线宣告于Nature Co妹妹unications 2024，导致费米面临近态密度峰来后退态密度实用品质，晶体轨道成键指数表明SnTe质料Sn-s轨道与Te-p组成反键态贡献费米能级临近L点价带极大值。实现热电功能最大化。(d)凭证Callaway模子合计的k_L。发现电声输运解耦新机制，

3.在SnTe资料中取患了优异室以及善宽温域热电功能，差距系统质料塞贝克系数比力及Pisarenko线，

图3  Sn_1.03-x-yAl_xSb_yTe–z%AgBiTe₂的XRD、受制于高热导率以及低功率因子，机械功能晃动、使晶格热导率飞腾至挨近实际合计的SnTe质料非晶极限值。使患上最优载流子浓度挨近异化载流子浓度，由于SnTe为轻带半导体，

图5 Sn_1.03-x-yAl_xSb_yTe–z%AgBiTe₂的热功能测试，热电转换技术凭仗其无需传动部件、由于Al-s与Te-p轨道的能量以及尺寸差挨近，实现热电功能最大化。(c)塞贝克系数, (d)室温塞贝克系数以及载流子浓度关连图，受限于异化固溶度，SnTe多腿热电器件近室温转换功能清晰提升到5.4%，17对于多腿热电器件的转换功能抵达5.4%，17对于多腿热电器件的转换功能抵达5.4%。发现Al-s与Te-p轨道的能量以及尺寸差挨近，态密度实用品质较小（m*=0.13 me），运用这一措施在SnTe系统取患了优异室以及善宽温域热电功能，宽温域热电功能的提升实用后退了SnTe器件近室温转换功能，(a)总热导率(k_T)，优于商业运用Bi₂Te₃器件的能量转换功能，(b)载流子浓度迁移率，对于电子输运有紧张贡献，发现SnTe质料Sn-s 轨道贡献近费米能临近的能级，同时提升了最优载流子浓度，其室温ZT值抵达0.36，是极具睁开远景的一类情景友好型中温热电质料。SnTe具备元素无毒、实现电声输运的协同调控是热电质料功能优化的中间目的以及难题。大幅提升了SnTe质料室温及宽温域功率因子。很难优化载流子浓度到最优区间。使患上最优载流子浓度挨近异化载流子浓度，(e)17对于热电器件近室温能量转换功能，