Doping as a tuning mechanism for magneto-thermoelectric effects to improve zT in polycrystalline NbP
外尔半金属结合了拓扑和半金属效应，使它们成为有趣和有效的热电输运性质的候选者。在这里，我们提出了多晶NbP的实验结果，证明了同时存在的一个大的能斯特效应和一个大的磁塞贝克效应，这是通常不会在同一温度下观察到的单一材料。我们比较运输结果从两个多晶样品的NbP与以前发表的工作，观察的最大能斯特和磁塞贝克热电势发生的温度的变化，同时仍然保持类似的幅度的热电势。理论模型表明，掺杂如何强烈改变塞贝克和能斯特磁热势的温度依赖性的化学势的变化，和相应的计算提供了一致的解释我们的结果。因此，我们提供掺杂作为调谐机制，用于将磁热电效应转移到适合于器件应用的温度，从而在期望的工作温度下提高zT。此外，同时存在一个大的能斯特和磁塞贝克热电是不常见的，并提供了独特的设备优势，如果热功率添加使用。在这里，我们还提出了一种独特的热电装置，它将共同利用大能斯特和磁塞贝克热功率，大大提高传统热电装置的输出和zT。
2022-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Axis-dependent carrier polarity in polycrystalline NaSn$_2$As$_2$
横向热电装置仅由一种热电材料组成，不像传统的纵向热电装置需要具有p型和n型极性的两种类型的热电材料。然而，可扩展的合成材料，表现出轴依赖的载体极性，这是一个有前途的组件，以证明横向热电器件，是具有挑战性的。本文报道了用单轴热压法制备的多晶NaSn $_2$ As $_2$具有轴向载流子极性。通过X射线衍射测量证实了样品的择优取向。Seebeck系数的测量表明，载流子的极性取决于测量方向，这是一致的，最近报道的结果对单晶的NaSn $_2$作为$_2$。鉴于我们的样品制备过程是容易扩展的，目前的工作表明，使用多晶NaSn $_2$作为$_2$与优选的取向制备横向热电器件的可能性。
2021-04-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermoelectric properties of polycrystalline palladium sulfide
对硫化钯（PdS）的电学、热学和振动特性进行了一系列测试，以研究其热电性能。用X射线衍射法测定了PdS的四方晶系结构，空间群为$P$ 42/ $m$。独特的温度依赖性的迁移率表明，声学声子和离子杂质散射是两个主要的散射机制内的化合物。在800 K下获得的$27$ $μ$ Wcm $^{-1}$ K $^{-2}$的功率因数是迄今为止研究的其余过渡金属硫化物中的最大值。在800 K时，无量纲优值最大为0.33.观察到的声子随温度的软化表明，晶格热导率的降低主要是由增强的晶格非谐性控制。这些结果表明，二元块体PdS具有良好的热电性能的潜力。
2018-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement in thermoelectric properties of FeSb2 by Sb site deficiency
我们报告了一种基于引入点缺陷的策略，用于改善FeSb 2的热电性能，FeSb 2是一种有前途的低温应用候选材料。引入20%的Sb缺陷导致电导率（σ）和塞贝克系数（S）值的提高，伴随着使用常规固态反应路线制备的样品中的晶格热导率（\k{appa} lat）值的抑制。多晶FeSb 2-x中的这些观察结果为专门探索相应单晶以及热压多晶对应物的热电行为提供了充足的动机。
2015-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Large Nernst Power Factor over a Broad Temperature Range in Polycrystalline Weyl Semimetal NbP
拓扑材料的发现为利用新材料进行热能-电能转换提供了新的机会，因为它们与热电材料具有许多共同的特性。本文报道了拓扑Weyl半金属NbP的磁热电性质和能斯特效应。我们发现，多晶，散装NbP显示出显着更大的能斯特热电势比其常规的热电势下磁场。结果，在9 T和136 K下实现了~ 35*10-4 Wm-1 K-2的最大能斯特功率因数，这是其常规功率因数的4倍，也与最先进的热电器件相当。此外，能斯特功率因数在宽的温度范围内保持相对大的值。这些结果表明，基于能斯特效应和横向输运的拓扑半金属可以实现热电性能的增强。
2020-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Thermoelectric Performance of Polycrystalline Si0.8Ge0.2 Alloys through the Addition of Nanoscale Porosity
工程材料包括纳米级孔隙率或其他纳米级结构已成为一个完善的战略，提高热电性能的热电材料。然而，该方法仅被认为是有益的材料中的固有声子平均自由程是远远长于的载流子。因此，该方法不会被期望在多晶半导体合金（例如SixGe 1-x）中提供显著的性能增益，其中质量无序和晶粒提供强的声子散射。在这份手稿中，我们证明，除了纳米级的孔隙率，甚至超细晶粒Si0.8Ge0.2可能是值得的。半经典玻尔兹曼输运方程被用来模拟多晶Si 0.8Ge 0.2中含有垂直于输运电流的棱柱形孔的电和声子输运。该模型是免费的调整参数，并对实验数据进行了验证。模型表明，孔隙和晶界的组合抑制声子导电性的大小与电子热导率。在这种情况下，ZT可以通过降低载流子浓度来进一步增强电和电子热导率，同时增加热功率。尽管ZT的增加幅度不大，但最佳载流子浓度显着降低，这意味着半导体不需要用掺杂剂如此强烈地过饱和。
2021-10-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Giant transverse and longitudinal magneto-thermoelectric effect in polycrystalline nodal-line semimetal Mg3Bi2
拓扑半金属由于其独特的、非平凡的费米面电子结构拓扑，为探索新的热电现象提供了新的机会。在这项研究中，我们报告的发现，巨大的横向和纵向磁热电（MTE）效应的Mg3 Bi 2，这是预测的II型半金属的自旋轨道耦合（SOC）的情况下，在没有。在13.5 K和6 Tesla下，最大横向功率因数为2182 μWm^{-1}K^{-2}。在15 K和13 Tesla下，纵向功率因数高达3043μWm^{-1}K^{-2}，比零强度磁场高20倍，也可与最先进的MTE材料相媲美。通过补偿镁的损失，在富镁的条件下转向载流子浓度，在这项工作中获得的样品显示出一个大的线性非饱和磁电阻的940%下的14特斯拉的字段。这是一个两个数量级的增加，相对于正常的镁缺乏Mg3 Bi 2样品。使用密度泛函计算，我们属性的基本机制，没有SOC和各向异性的费米面形状与SOC的父线电子结构，突出了高载流子迁移率和开放的电子轨道在时刻空间中的重要作用。我们的工作提供了一个新的途径，通过设计费米面与特殊的拓扑电子结构的新型量子材料的高效热电材料。
2022-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Defects responsible for abnormal n-type conductivity in Ag-excess doped PbTe thermoelectrics
我们发现，银间隙（$Ag_I$）作为一个电子供体，并在Ag过量掺杂的多晶PbTe热电材料中起着重要的作用。当Ag在PbTe中重掺杂时，在Pb位处形成中性（Ag-Ag）二聚体缺陷，并且环境变为富Pb/贫Te条件。在富Pb条件下，正离子化的Ag间隙（$Ag_I^+$）缺陷成为主要缺陷。由于$Ag_I^+$的形成能和扩散势垒小，Ag可以容易地溶解到PbTe基体中。Ag缺陷形成能的温度行为很好地解释了$Ag_I^+$在高温下的溶解度、电子载流子的产生以及Ag过量掺杂多晶PbTe中电导率的增加。这种通过形成间隙缺陷的异常掺杂行为也被发现用于Au掺杂的PbTe。
2015-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermopower and low thermal conductivity in p-type polycrystalline ZrTe5
报道了p型ZrTe_5多晶在2 - 340 K温度范围内的热电性能。热电功率（S）为正值，在340 K时随温度升高，S可达458 uV/K。费米能值为16 meV，表明载流子密度较低，约为9.5 × 10^18 cm-3。在38 K时观察到S数据的急剧异常，这似乎是p型ZrTe 5的固有特征。热导率值较低（在T = 300 K时为2 W/m-K），主要贡献来自晶格部分。电阻率数据显示在T ~ 150 K时金属向半导体的转变以及半导体区域中的非Arrhenius行为。的优值zT（0.026在T = 300 K）是约63%，高于HfTe 5（0.016），并优于传统的SnTe，p型PbTe和双极原始ZrTe 5化合物。
2017-08-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermoelectric transport properties of CaMg2Bi2, EuMg2Bi2, and YbMg2Bi2
在2 ~ 650 K温度范围内对CaMg 2Bi 2、EuMg 2Bi 2和YbMg 2Bi 2的热电输运性质进行了研究。合成时，发现多晶样品具有比相同经验式的单晶样品更低的p型载流子浓度。这些低载流子浓度样品具有CaAl 2Si 2结构类型材料的最高迁移率，在50 K下在EuMg 2Bi 2中观察到的迁移率为~ 740 cm $^2$ /V/s。尽管塞贝克系数（α）和电阻率（ρ）随温度的升高而降低，但功率因数（α^2/ρ）在所有温度下均升高。这种行为表明电子和空穴的传导具有很强的不对称性。在YbMg 2Bi 2中观察到最高的品质因数（zT），对于室温下载流子密度约为2 × 10 ^{18}cm^{-3}和8 × 10 ^{18}cm^{-3}的两个样品，在600 K时zT接近0.4。对中子粉末衍射数据的改进产生了CaMg 2Bi 2和YbMg 2Bi 2结构的类似行为，在973 K下，$c$的平滑晶格膨胀和相对膨胀比$a$的相对膨胀大约35%。第一性原理计算揭示了随着Bi被Sb然后As取代，带隙增加，并且随后的玻尔兹曼输运计算预测对于给定的$n$，随着带隙打开，与增加的有效质量相关的α增加。α的大小和温度依赖性表明，在更大的载流子浓度下可能实现更高的zT，大约比当前多晶样品中的那些高一个数量级，这也是从详细计算中预期的。
2012-01-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
La0.95Sr0.05CoO3: An efficient room-temperature thermoelectric oxide
我们测量了成分为La0.95Sr0.05CoO3的多晶Sr掺杂LaCoO3的电阻率、热导率和热电势。我们的数据表明，所研究的化合物具有非常可观的室温热电优值为0.18。我们的研究结果不仅表明氧化物是热电冷却应用的有希望的候选者，而且还指出需要仔细的理论计算，这将作为生产下一代热电材料的指导。
2003-12-29 cond-mat.mtrl-sci
Quantitative measurement of figure of merit for transverse thermoelectric conversion in Fe/Pt metallic multilayers
本文提出薄膜横向热电转换品质因数$z_\mathrm{T}T$的测量方法，并通过Fe/Pt多层膜揭示堆叠次数、晶体结构对$S_\mathrm{T}$、电导率、热导率及$z_\mathrm{T}T$的影响。
2024-01-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Anomalous transport and thermoelectric performances of CuAgSe compounds
铜银硒化物具有两个相：低温半金属相（α-CuAgSe）和高温声子玻璃超离子相（\b{eta} -CuAgSe）。在这项工作中，两个阶段的电输运和热电性能进行了研究。结果表明，\b{eta} -CuAgSe为p型半导体，具有较低的热导率，而α-CuAgSe为金属导电，载流子主要为n型，电阻率较低。多晶\b{eta} -CuAgSe在623 K时的热电优值zT为~0.95，表明超离子CuAgSe在中温范围内是一种有前途的热电候选材料。
2015-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle band structures and thermoelectric transport properties of p-type SnSe
我们采用密度泛函和多体微扰理论计算了低温Pnma和高温Cmcm相p型SnSe的准粒子能带结构和电子输运参数。Pnma相具有0.829eV的间接带隙，而Cmcm具有0.464eV的直接带隙。这两个阶段表现出多个本地带极值的能量范围内可比的热能的载体从全球极值。我们计算了单晶和多晶材料的电子输运系数，以了解以前的实验测量。我们还讨论了输运系数对掺杂浓度和温度的依赖性，以确定最佳热电性能的掺杂条件。
2014-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Superconducting and thermoelectric properties of new layered Superconductor Bi4O4S3
以Bi、S和Bi_2O_3粉末为原料，采用固相反应法一步合成了新型层状超导体Bi_4O_4S_3多晶样品。通过电输运和磁测量确定了超导转变温度（Tconset=4.5 K）、零电阻转变温度（Tc0=4.07 K）和抗磁转变温度（4.02 K，H=10 Oe）。此外，我们的研究结果表明一个典型的II型超导体的行为。此外，在300K时，Bi_4O_4S_3具有很大的热电效应，其无量纲热电优值（ZT）约为0.03，表明Bi_4O_4S_3是一种很有潜力的热电材料。
2012-07-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Tuning of thermoelectric properties with changing Se content in Sb2Te3
采用固相反应法合成了Sb 2 Te 3-xSex（0.0 < x < 1.0）多晶样品.结构分析表明，在硒的最大浓度下，样品具有菱面体晶体对称性（空间群R3 m）。Se含量的增加使样品的电阻率增加。从拉曼光谱研究中观察到的声子频率的变化描绘了x = 0.2附近的异常行为。样品Sb2Te2.8Se0.2也具有最大的Seebeck系数、载流子浓度和热电功率因数.探讨了控制热电势数据的散射机制的本质。在玻尔兹曼方程的框架下，对合成材料的热电性能进行了理论分析。
2016-03-07 cond-mat.mtrl-sci
The preparation and properties of polycrystalline Bi$_2$O$_2$Se -- pitfalls and difficulties with reproducibility and charge transport limiting parameters
本研究提出一种改进的多晶Bi₂O₂Se制备方法，通过煅烧、梯度纯化、粗颗粒及Si₃N₄模具压实，提高了样品可重复性和热循环稳定性，为热电掺杂研究提供可靠参考材料。
2025-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Seebeck-driven transverse thermoelectric generation in on-chip devices
一种非传统的方法，以提高横向热电结合磁性和热电材料，即塞贝克驱动的横向热电发电（STTG），最近被提出和证明。在这里，我们改进了以前使用的样品结构，并实现大的横向热功率超过40 $μ$ V K $^{-1}$由于STTG在片上器件。我们直接在n型Si衬底上沉积多晶Fe-Ga合金薄膜，其中Fe-Ga和Si分别作为磁性和热电材料。使用微加工，通过Si顶部的SiO $_{x}$层产生接触孔，以将Fe-Ga膜与Si衬底电连接。这些具有简单结构的薄器件明显地表现出由于STTG的横向热电势的增强，并且所获得的值与Fe-Ga膜与Si衬底之间的尺寸比在宽范围内的估计一致。
2022-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio thermal conductivity of thermoelectric Mg$_3$Sb$_2$: evidence for dominant extrinsic effects
从第一性原理出发，通过精确求解玻尔兹曼方程，研究了候选热电材料Mg $_3$ Sb $_2$的晶格热导率。我们发现，观察到的电导率异常低是由于声子的晶界散射，而纯粹的非谐电导率是一个数量级更大。由于合金化和非化学计量的质量无序也被发现有助于显着减少。结合从头算值与样品尺寸与测量的晶粒尺寸分布，我们得到的估计$κ$与T的纳米多晶材料中的典型实验符合良好，并计算在各种情况下的ZT品质因数。
2018-12-03 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Properties of Antiperovskite Calcium Oxides Ca3PbO and Ca3SnO
我们报告的热电性能的多晶样品Ca 3 Pb 1-xBixO（x = 0，0.1，0.2）和Ca 3SnO，都在立方反钙钛矿型结构结晶。Ca 3SnO样品具有金属电阻率，室温下其热电势接近100 uV K-1，导致Ca 3SnO的热电势功率因数大于Ca 3 Pb 1-xBixO。的霍尔和索末菲系数的基础上，Ca 3SnO样品被发现是一个p型金属的载流子密度为~1019 cm-3，迁移率为~80 cm 2 V-1 s-1，都相当于那些在简并半导体，和一个适度大的空穴载流子有效质量。在Ca 3SnO中观察到的适度高的迁移率和大的有效质量的共存，以及在k空间中的低对称点处可能出现具有小带隙的多路电子结构，表明反钙钛矿Ca氧化物具有作为热电材料的强大潜力。
2016-05-11 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Co-site substitution effects on the physical properties of the thermoelectric oxide NaCo2O4
我们制备了NaCo_（2-x）M_xO_（4）的多晶样品，用其它3d或4d元素（M=Mn、Cu、Zn、Ru、Rh和Pd）取代Co位。虽然一些元素（M=Mn、Ru和Rh）充当强散射体以引起电阻率的快速增加，但其它元素（M=Cu、Zn和Pd）不劣化主体的导电性。最不寻常的是，Cu取代显著提高了热电势，这使100 K下的品质因数提高了数倍。
2001-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Temperature-dependent structural property and power factor of n type thermoelectric Bi0.90Sb0.10 and Bi0.86Sb0.14 alloys
本文报道了Bi_（1-x）Sb_x（x=0.10，0.14）多晶样品的结构性质、线性热膨胀系数、电阻率、热电势和功率因数随温度的变化。温度依赖的粉末衍射实验表明，样品不经历任何结构相变。Rietveld精化技术已被用于进行详细的结构分析。发现Bi 0.90 Sb 0.10的热膨胀系数的温度依赖性更强。此外，直接带隙Bi 0.90Sb 0.10的功率因数比间接带隙Bi 0.86Sb 0.14的功率因数高。讨论了电子-电子和电子-声子散射对电阻率、热电势和功率因数的影响。
2013-12-13 cond-mat.mtrl-sci
High-temperature thermoelectric properties of half-Heusler phases Er$_{1-x}$Ho$_x$NiSb
采用X射线粉末衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和光学金相等手段对Er $_{1-x}$ Ho $_x$ NiSb（$x$ = 0，0.2，0.3，0.5，0.7，0.8，1）多晶样品进行了表征。结果证明，在整个组成范围内形成半Heusler合金。在350-1000 K温度区间内研究了它们的电输运性质（电阻率、热电势）。测量的电阻率在5和25 $μΩ$ m之间。在500-650 K温度下观察到50-65 $μ$ V/K的最大热电势。用Er代替Ho导致热电功率因数（$PF = S^2/ρ$）的非单调变化。发现Er $_{0.5}$ Ho $_{0.5}$ NiSb在660 K时的最大$PF$为4.6 $μ$ WcmK $^{-2}$。该值明显大于对于终相ErNiSb和HoNiSb确定的PF。
2018-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectric figure-of-merit in boron-doped SiGe thin films by nanograin boundaries
采用低压化学气相沉积法（LPCVD）制备了掺硼多晶硅锗（SiGe）薄膜，并在120 ~ 300 K温度范围内对其热电性能进行了表征。自然形成的晶界被发现在确定膜的电荷和热输运性质中起着至关重要的作用。特别是，独特的柱状晶粒结构导致了显著的热导率各向异性，SiGe薄膜的面内热导率比交叉面热导率低约50%。通过优化生长条件和掺杂水平，在300 K下获得了0.2的SiGe薄膜的高品质因数（ZT），这比p型SiGe合金的先前记录高出约100%，这主要是由于纳米晶界引起的面内热导率的显著降低。LPCVD的低成本和优异的可扩展性使得这些高性能SiGe薄膜成为薄膜热电应用的理想候选者。
2014-12-20 cond-mat.mtrl-sci
High-temperature thermoelectric properties of the double-perovskite ruthenium oxide (Sr$_{1-x}$La$_x$)$_2$ErRuO$_6$
制备了（Sr $_{1-x}$ La $_x$）$_2$ ErRuO $_6$和（Sr $_{1-x}$ La $_x$）$_2$ YRuO $_6$的多晶样品，测量了电阻率、Seebeck系数、热导率、磁化率和x射线吸收，研究了掺杂双钙钛矿型双金属间化合物的电子态和热电性能。我们已经观察到一个大的塞贝克系数为-160 $μ$ V/K和低的热导率为7 mW/cm K的$x$ = 0.1在800 K的空气中。这两个值适用于有效的氧化物热电体，尽管电阻率仍然高达1 $Ω$ cm。从磁化率和X射线吸收测量，我们发现，掺杂的电子存在的Ru $^{4+}$在低自旋状态。根据测量结果，讨论了电子态和导电机制。
2012-09-06 cond-mat.mtrl-sci
The role of ionized impurity scattering on the thermoelectric performances of rock salt AgPbmSnSe2+m
本文报道了具有岩盐结构的AgPbmSnSe ~（2+）m（m = +，100，50，25）多晶样品的成功合成和性质。在160 K和400 K之间，该系统中的载流子的主要散射过程从PbSe中的声学声子散射到AgPbmSnSe 2 +m中的电离杂质散射，这协同优化了电和热输运性质。由于AgSnSe 2的微弱量，塞贝克系数通过提高散射因子而增强，电导率通过增加空穴浓度而改善，空穴浓度的增加与其迁移率的有限降低相耦合，并且总热导率通过抑制双极热导率而降低。因此，AgPbmSnSe 2 +m（m = 50）的ZT在889 K时达到1.3。这项研究中提出的机制为改善其他系列材料的热电性能开辟了新的途径。
2016-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Structural disorder, magnetism, and electrical and thermoelectric properties of pyrochlore Nd2Ru2O7
多晶Nd 2 Ru 2 O 7样品已制备和检查使用的结构，磁性，电和热输运研究的组合。同步辐射X射线和中子衍射图的分析表明，在烧绿石亚晶格中的A位上存在一些无序：Ru在Nd位上的取代度高达7.0（3）%，而与所探索的不同制备条件无关。本征磁和电输运性质已被测量。Ru 4d自旋顺序反铁磁在143 K的磁化率和比热，并有相应的电阻率行为的变化。第二个反铁磁有序转变低于10 K是由于订购的Nd 4f自旋。Nd_2Ru_2O_7是一种电绝缘体，这种行为被认为是独立的钌反位无序的Nd网站。Nd 2 Ru 2 O 7的电性能的光发表的数据上所有A2 Ru 2 O 7 pyrotecres，我们强调的特殊结构的作用，Bi 3+离子的A-网站上发挥在驾驶金属行为。还测量了高温热电性能。当在具有有用的品质因数的已知热电材料的背景下考虑时，很明显，Nd 2 Ru 2 O 7具有过高的电阻率，这阻止其成为有效的热电材料。提出了一种筛选候选热电器件的方法。
2013-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of Ba-Cu-Si clathrates
从实验和理论两方面研究了$_8$ $_{46-x}$（$3.6 \leq x \leq 7$，$x$ =名义Cu含量）的I型包合物的热电性能。多晶样品通过熔融、球磨和热压或通过熔融纺丝、手磨和热压技术制备。温度依赖的电阻率，$ρ(T)$，和塞贝克系数，$S(T)$，测量揭示了所有样品的金属样行为。对于$x = 5$和6，进行密度泛函理论计算以导出生成焓和电子结构，所述电子结构用于计算玻尔兹曼输运理论内的塞贝克系数和电导率。为了模拟掺杂笼形物的性质，应用刚性带模型。在密度泛函理论结果的基础上，分析了实验观察到的整个样品系列的$ρ(T)$和$S(T)$的组成依赖性。在$600^{\circ}$ C下，熔纺样品的最高无量纲热电优值$ZT$为0.28。该系统中相对低的$ZT$值归因于过高的电荷载流子浓度。
2011-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Dopant-segregation to grain boundaries controls electrical conductivity of n-type NbCo(Pt)Sn half-Heusler alloy mediating thermoelectric performance
未来热电材料的科学驱动设计需要深入了解微观结构和传输特性之间的基本关系。多晶材料中的晶界通过空间电荷效应引起的声子散射或电子俘获来影响热电性能。然而，目前缺乏对晶界相关特征的仔细研究，阻碍了性能的进一步优化。在这里，我们研究了n型NbCo 1-xPtxSn半Heusler合金，这是通过球磨和放电等离子烧结（SPS）合成的。在一个样品上进行SPS后退火，导致改善的低温电导率。用电子显微镜和原子探针断层扫描对两种样品的显微结构进行了观察。退火后，晶粒尺寸从约230 nm增大到约2.38 μm。Pt被发现在晶粒内和晶界处，在那里它局部地降低电阻率，如通过原位四点探针电导率测量所评估的。我们的工作展示了微观结构和电导率之间的相关性，通过调整晶界的化学成分为未来的微观结构优化提供了机会。
2021-07-01 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of PbTe-CoSb3 bulk polycrystalline composite: the role of microstructure and interface thermal resistance
对PbTe-CoSb_3多晶复合材料的微观结构和界面热阻对热导率的影响进行了系统的实验和理论研究。特别讨论了分散相颗粒尺寸与界面热阻（R_{int}）对声子热导率（κ_{ph}）的关系。为此，制备了一系列不同CoSb_3颗粒尺寸的PbTe-CoSb_3多晶复合材料。结构（XRD）和微观结构分析（SEM/EDXS）证实了假定的化学和相组成。由PbTe和CoSb_3相的测量声速确定声阻抗差（ΔZ）。界面热阻（R_{int}）的计算采用德拜模型，并与实验R_{int}一致。结果表明，当分散相（CoSb_3）的粒径小于临界值~ 230 nm时，复合材料的κ_{ph}可能会降低。这种关系的结论是至关重要的控制复合热电材料中的热传输现象。选择具有不同弹性性能（声阻抗）和小于Kapitza半径的颗粒尺寸的组分导致了具有设计热性能的复合TE材料工程的新方向
2020-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Simultaneous achievement of large anomalous Nernst effect and reduced thermal conductivity in sintered polycrystalline topological Heusler ferromagnets
本研究通过火花等离子烧结法制备多晶Co$_{2}$MnGa板材，实现了大反常能斯特效应与降低的热导率，获得创纪录室温热电优值，揭示了多晶拓扑材料在横向热电应用中的潜力。
2025-06-25 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Growth and transport properties of Mg3X2 (X = Sb, Bi) single crystals
在n型多晶Mg_3（Sb，Bi）_2基Zintl化合物中发现的高热电性能引起了广泛的研究兴趣。然而，关于各向异性输运性质和固有低热导率的起源的一些基本问题仍然是难以捉摸的，需要单晶的研究。本文采用自熔法生长了高质量的p型Mg_3Sb_2和Mg_3Bi_2单晶。Mg_3Bi_2单晶的电阻率\r{ho}呈现各向异性，面内电阻率\r{ho}比面外电阻率大2倍。采用Debye-Callaway模型计算了Mg3 Sb 2和Mg3 Bi 2单晶的低温热容和晶格热导率，并由此推断出低振动模的存在。大的Grüneisen参数和强的非谐性被发现负责固有的低热导率。此外，晶界散射并不有助于显着抑制多晶Mg3 Sb 2的晶格热导率。我们的研究结果提供了对Mg3 X2的固有输运性质的见解，并可能为在单晶Mg3 X2基Zintl化合物中实现增强的热电性能铺平道路。
2020-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling the electrical and thermoelectric properties of highly degenerate indium selenide thin films: Indication of In3Se4 phase
研究了退火和温度变化对电子束蒸发InSe薄膜电学和热电性能的影响。XRD研究表明，沉积态InSe薄膜为非晶，退火后In 3Se 4相的存在使薄膜转变为多晶。SEM显微照片显示，沉积膜的表面是光滑的，但它们变得不均匀，由于退火。对薄膜的加热和冷却循环表明，薄膜的电阻率发生了不可逆相变，在空气中连续热处理3-4次后，薄膜的电阻率趋于稳定。退火的InSe薄膜的电导率显示出高度简并的半导体（金属）行为。热电势分析表明，InSe薄膜是一种高度简并的n型半导体，即金属性的。厚度依赖性热电势服从Fuchs-Sondheimer理论。退火后的薄膜的光学带隙增加相比，作为沉积膜。这些结果表明，InSe薄膜遇到的相变从In 2Se 3到一个新的In 3Se 4金属相的光学带隙约1.8 eV，由于热处理。
2019-07-01 cond-mat.mtrl-sci
The role of grain boundary scattering in reducing the thermal conductivity of polycrystalline XNiSn (X = Hf, Zr, Ti) half-Heusler alloys
半赫斯勒化合物的热电应用受到其相当高的热导率的影响。因此，深入了解各种散射机制如何有效地降低所制造的XNiSn化合物（X = Hf、Zr、Ti及其混合物）的热导率是至关重要的。在这里，我们表明，这样的洞察力可以通过协调一致的理论实验比较晶格热导率kLat（T）如何取决于温度和微晶尺寸。比较理论和实验的范围内的Hf0.5Zr0.5NiSn和ZrNiSn样品在文献中报道，并在本文件中显示，晶界散射起着最重要的作用，在降低kLat，特别是这样的未混合的化合物。我们一致的分析方法证实了测量和计算的kLat的多晶样品，其中实验的平均晶粒尺寸被用作输入参数的计算之间的良好的定性协议。计算是基于玻尔兹曼输运方程和从头算密度泛函理论。我们的分析解释了名义上相同的XNiSn样品的报告kLat的显着变化，预计将提供有价值的见解，即使是其他材料的主要散射机制。
2017-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric response from grain boundaries and lattice distortions in crystalline gold devices
导体中的电子塞贝克响应涉及载流子的能量依赖平均自由程，并且受到晶体结构、来自边界和缺陷的散射以及应变的影响。以前的光电（PTE）的研究表明，多晶金属纳米线的热电性能与晶粒结构有关，虽然直接的证据连接晶体微观结构的PTE响应是很难阐明。在这里，我们表明，室温扫描的PTE测量是敏感的探针，可以检测到微妙的变化，在当地的塞贝克系数的金与底层的缺陷和应变，介导晶体变形。这种连接是通过结合扫描PTE和电子显微镜测量的单晶和双晶金微尺度设备。出乎意料的是，光电压图强烈相关的逐渐变化的晶体学的电子背散射衍射检测到的取向差。单个晶界和不同的晶粒取向对PTE信号的影响是最小的。这种扫描PTE技术显示出识别纳米材料和器件中微小结构扭曲的希望。
2021-06-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A continuum theory of thermoelectric bodies and effective properties of thermoelectric composites
本文在连续介质力学的框架下，根据热力学的一般原理，建立了热电体的连续介质理论。对于定常状态，局部场的控制方程本质上是非线性的。然而，在电化学电势、温度及其梯度变化较小的条件下，控制方程可以简化为线性椭圆方程组，可以方便地求解该方程组以确定热电体的行为。进一步将线性理论应用于预测热电复合材料的有效性能。特别地，对于简单的层合结构和周期性E夹杂，得到了有效性能的显式公式，这为工程热电复合材料的设计提供了有用的原则。
2012-03-02 cond-mat.mtrl-sci
Polycrystalline γ-boron: As hard as polycrystalline cubic boron nitride
用金刚石压痕法测量了γ-B多晶的维氏硬度。用超声波法测量了室温下多晶γ-B（B= 213.9GPa，G= 227.2GPa，E= 503.3GPa）的弹性性能。在20 N的加载力下，我们的测试给出了30.3 GPa的渐近硬度区域中的平均维氏硬度。测得的平均断裂韧性为4.1MPa m1/2。此外，我们还测量了多晶β-B和PcBN的硬度和弹性性能，以作比较。多晶γ-B的硬度和弹性性能与PcBN非常接近。结果表明，多晶γ-B是一种具有工业应用前景的超硬多晶材料。
2012-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Luminescent properties of Bi-doped polycrystalline KAlCl4
我们在Bi掺杂的KAlCl_4多晶材料中观察到强烈的近红外发光。研究了样品的发光与激发波长和温度的关系。我们的实验结果允许断言，发光峰值附近的1微米只属于Bi+离子，同构取代晶体中的钾。研究还表明，Bi+的发光特性强烈依赖于局部离子环境。
2012-04-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
Comment on "Fe valency-induced effect on the magnetic and electrotransport properties in Nd$_{0.67}$Sr$_{0.33}$Mn$_{1-x}$Fe$_x$O$_3$ polycrystalline system" [Appl. Phys. Lett. 82, 1721 (2003)]
对“Fe valency-induced effect on the magnetic and electrotransport properties in Nd $_{0.67}$ Sr $_{0.33}$ Mn $_{1-x}$ Fe $_x$ O $_3$ polycrystalline system”[Appl. Phys. Lett. 1721（2003）]
2003-05-22 cond-mat.mtrl-sci
The reltation between the electronic structure and thermoelectric transport properties for Zintl compounds M2Zn5As4 (M=K, Rb)
用第一性原理和半经典BoltzTrap理论研究了的电子结构和热电性质。
2013-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Thermal conductivity of porous polycrystalline PbTe
PbTe是中温下的主要热电材料，这主要归功于其低晶格热导率。然而，它的效率太低，无法与其他形式的发电竞争。通过设计能够在宽范围的长度尺度上散射声子以降低晶格热导率的纳米结构，可以有效地提高这种效率。对于小的空位浓度和晶粒尺寸，晶界的存在可以将热导率降低到$\sim 0.5$ Wm $^{-1}$ K $^{-1}$。然而，晶粒在有限的温度下退火，并且平衡和亚稳态晶粒尺寸分布决定热导率降低的程度。在目前的工作中，我们提出了一个相场模型通知分子动力学模拟研究退火过程中的PbTe和它是如何受到晶界和空洞的存在。我们发现，PbTe的热导率降低了高达35%的多孔材料在低温下。我们观察到，相变在一个有限的空隙密度支配的齐纳钉扎阻碍晶粒生长的动力学。
2020-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of interface resistance on thermoelectric properties in (1-x)La$_{0.95}$Sr$_{0.05}$Co$_{0.95}$Mn$_{0.05}$O$_3$/(x)WC composite
在这项研究中，分散相的颗粒尺寸和相之间的界面热阻（R $_{int}$）对声子热导率（$κ_{ph}$）的（1-x）La $_{0.95}$ Sr $_{0.05}$ Co $_{0.95}$ Mn $_{0.05}$ O $_3$ /（x）WC热电复合材料，证明了协同效应。此外，R $_{int}$和Kapitza半径之间的相关性进行了讨论，使用Bruggeman的不对称模型。特别地，使用标准固态途径合成多晶La $_{0.95}$ Sr $_{0.05}$ Co $_{0.95}$ Mn $_{0.05}$ O $_3$样品。从电子显微镜图像证实了WC纳米颗粒的存在。随着导电WC体积分数的增加，复合材料的电导率（$σ$）增加，Seebeck系数（$α$）减小。随着WC体积分数的增加，$σ$的同时增加和$κ_{ph}$的同时减少导致（1-x）La $_{0.95}$ Sr $_{0.05}$ Co $_{0.95}$ Mn $_{0.05}$ O $_3$ /（x）WC复合材料的品质因数（zT）增加。当x=0.010时，（1-x）La $_{0.95}$ Sr $_{0.05}$ Co $_{0.95}$ Mn $_{0.05}$ O $_3$ /（x）WC复合材料在463 K时的$\sim$最大值为0.20。在本研究中得到的结果表明，希望设计的热电复合材料与所需的声子热导率考虑…
2021-01-31 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Figure of Merit in Bismuth-Antimony Fine-Grained Alloys at Cryogenic Temperatures
热电（TE）材料的研究在热能转换为电能和制冷应用中起着至关重要的作用。铋锑合金是一种很有前途的热电致冷材料。本文中，在低温（100- 150 K）下，由微米尺寸晶粒组成的熔纺n型Bi_（85）Sb_（15）块体样品获得了接近0.6的高品质因数ZT。所获得的ZT比多晶平均单晶的~0.4的ZT高近50倍，并且其也显著高于通常用于低温冷却应用的Bi-Te合金中在150 K以下测量的小于~0.3的ZT。改善的热电性能可以归因于从快速凝固实现的细晶粒微观结构，这不仅显著降低了热导率，而且减轻了偏析效应。用热盘法测得在100 K附近的热导率为1.5 W m-1 K-1。在双带有效质量模型下分析了这一有趣的半金属-半导体合金系统的热电性质。研究首次揭示了Bi-Sb合金的禁带宽度随温度的升高而逐渐变窄。这种Bi-Sb合金的磁热电效应进一步改善了TE性能，导致ZT为约0.7。在NdFeB/BiSb/NdFeB复合系统中进一步证实了磁TE效应。具有高ZT的BiSb磁体系统的紧凑性使得能够在热电冷却应用中利用磁TE效应。
2019-10-15 cond-mat.mtrl-sci
Scaling Properties of Polycrystalline Graphene: A Review
我们提出了一个概述的电，机械和热性能的多晶石墨烯。这种材料的大多数全局性质，例如电荷迁移率、热导率或杨氏模量，对其微观结构敏感，例如晶粒尺寸和线或点缺陷的存在。多晶石墨烯的局部和全局特性已经通过各种模拟和实验测量进行了研究。在这篇综述中，我们总结了多晶石墨烯的特性，并通过建立微观结构如何影响其大规模物理特性的观点，我们的目标是为进一步优化和改进基于这种材料的应用提供指导，例如柔性和可穿戴电子产品，以及高频或自旋电子器件。
2016-12-06 cond-mat.mtrl-sci
2D and 3D cubic monocrystalline and polycrystalline materials: their stability and mechanical properties
我们考虑2-和3-维立方单晶和多晶材料。杨氏模量、剪切模量和泊松比的表达式用刚度张量的特征值表示。这种形式非常适合于研究稳定性三角形侧面的这些力学特性的性质。对于晶体的高对称性方向，发现泊松比为零的线，这些线将稳定三角形的区域划分为不同的拉胀性质的区域。多晶二维和三维立方材料的最简单的模型被认为是。在多晶相中，完全拉胀的区域大于单晶材料。
2009-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Graph Neural Networks for an Accurate and Interpretable Prediction of the Properties of Polycrystalline Materials
各种机器学习模型已被用于预测多晶材料的性能，但它们都没有直接考虑相邻晶粒之间的物理相互作用，尽管这种微观相互作用决定了宏观材料性能。在这里，我们开发了一个图形神经网络（GNN）模型，用于获得嵌入的多晶微观结构，它不仅包括单个晶粒的物理特征，但它们之间的相互作用。然后使用前馈神经网络将嵌入与目标属性相关联。以多晶Tb0.3Dy0.7Fe2合金的磁致伸缩为例，我们证明了具有固定网络结构和超参数的单个GNN模型在一组显著不同的微观结构上允许~10%的低预测误差，以及量化微观结构的每个晶粒中每个特征对其磁致伸缩的重要性。因此，这种基于微观结构图的GNN模型能够对多晶材料的性质进行准确和可解释的预测。
2021-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric propertie of Ge based electron crystal phonon glass materials
我们报道了锗锰纳米结构薄膜的制备及其热电性能的测量。我们调查的Ge：Mn层的生长与这种材料在纳米级的彻底的结构表征。讨论了这些含球形夹杂物的层状材料作为“电子晶体声子玻璃材料”模型的可能性。我们表明，热导率可以减少30倍，即使在散装的电子性质可以保存。这种材料的热电性能ZT高达0.15，使得它们成为用于Ge相关应用的有前景的热电p型材料。
2013-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Transport Properties of Ni, Co, Fe, Mn Doped Cu0.01Bi2Te2.7Se0.3 for Thermoelectric Device Applications
基于Bi 2 Te 3的热电器件通常使用镍层作为扩散阻挡层，以阻止焊料或铜原子从电极扩散到热电材料中。先前的研究表明，这些热电器件的效率降低可能是由于阻挡层扩散到热电材料中。在这项工作中，Ni，Co，Fe和Mn有意掺杂到Cu0.01Bi2Te2.7Se0.3中，以了解它们对热电材料的影响。研究了5-525 K温度范围内Cu 0.01Bi2Te2.7Se0.3M0.02的热电输运性质，包括塞贝克系数、热导率、电阻率、载流子浓度和载流子迁移率。
2012-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Advancements in Tuning Thermoelectric Properties: Insights from Hybrid Functional Studies, Strain Engineering, and Machine Learning Models
本研究结合杂化泛函、应变工程与机器学习模型探索拓扑绝缘体Bi2Se3的热电性质，揭示了应变与表面态对输运的影响机制，并提供了跨学科的材料优化综合框架。
2024-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Properties of Mg doped Mercury Selenide HgSe
采用密度泛函理论结合玻尔兹曼输运理论，系统研究了Mg掺杂浓度（x）对Hg 1-xMgxSe三元合金热电性能的影响。用Perdew-Burke-Ernzerhof广义梯度近似（GGA-PBE）描述交换关联势。推导并讨论了热电输运参数，如塞贝克系数（S）、弛豫时间热导率、弛豫时间电导率、功率因数（PF）和品质因数（ZT）。热电性能测试结果表明，所研究的材料可用于室温热电器件。研究还发现，Mg组分可以提高HgSe合金的热效率。
2023-03-27 cond-mat.mtrl-sci
Signature of the topological surface state in the thermoelectric properties of Bi$_2$Te$_3$
基于密度泛函理论对Bi $_2$ Te $_3$薄膜的热电性质进行了从头计算.电导率和热电势计算的基础上的玻尔兹曼方程的扩散限制的运输。体积和表面的输运系数的贡献是分开的一个特殊的投影技术。因此，我们在热电性能的拓扑表面状态显示出清晰的签名。
2013-12-17 cond-mat.mtrl-sci
On the origin of unusual transport properties observed in densely packed polycrystalline CaAl_{2}
多晶CaAl_{2}化合物输运系数异常温度行为的可能来源[M. Ausloos等人，J.Appl.Phys.96，7338（2004）]，包括电阻率与$ρ\propto T^{-3/4}$的类幂依赖性和类N形式的热电势。所有这些功能被发现是在良好的协议与Shklovskiii-Efros本地化的情况下，假设极化子介导的跳变过程控制的德拜能量。
2007-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Room Temperature Thermoelectric Properties of Isostructural Selenides Ta2PdS6 and Ta2PdSe6
我们用单晶样品测量了Ta_2 PdX_6（X=S，Se）在室温附近的热电性能。结果表明，Ta_2PdX_6在中低温至室温范围内具有较高的功率因数，其中Ta_2PdSe_6的功率因数最大，在300 K时的电导率为10-2 Ωcm。如果通过化学取代降低晶格热导率，Ta_2PdS_6将是Peltier冷却材料的可能候选者。
2021-01-21 cond-mat.mtrl-sci
Elastic, electronic, optical and thermoelectric properties of K2Cu2GeS4: a new chalcogenide material
我们报告的第一性原理研究的结构，弹性，电子，光学和热电性能的新合成的K2 Cu 2GeS 4。结构参数与实验结果吻合较好。计算了K_2Cu_2GeS_4单晶的弹性常数（Cij），发现K_2Cu_2GeS_4是机械稳定的。多晶弹性常数的分析表明，该化合物预计是软的性质。Pugh比和泊松比的值表明，该化合物位于韧性/脆性行为的边界线。化学键主要是离子键，原子间力是自然界的中心，化合物是机械各向异性的。计算的电子能带分布显示半导体特性和估计的带隙是强烈依赖于所使用的功能代表的交换相关性。化学键的性质解释使用电子电荷密度映射。计算并讨论了介电常数、折射率、吸收系数、光电导、反射率和损耗函数等重要光学常数。光学电导率被发现是在良好的定性协议与能带结构计算的结果。在本研究中使用的整个温度范围内的塞贝克系数是积极的，这表明存在的p型载流子。在100 K和300 K时，获得了较大的Seebeck系数，分别为681 V/K和286 V/K。在室温下，电导率和电子热导率分别为1.8 × 10 ~（18）ms ~（-1）和0.5 × 10 ~（14）W/mK·s。K2 Cu 2GeS 4的无量纲优值在300 K时约为1.0。这表明K2 Cu 2GeS 4是热电应用的潜在候选者。
2018-01-07 cond-mat.mtrl-sci
