Forskere opdager mekanismer bag termoelektrisk materiale

For nylig, en forskergruppe ledet af prof. Zhang Yongsheng fra Institute of Solid State Physics, Hefei Institutes of Physical Science forklarede med succes de nye fysiske mekanismer bag pyrit-type ZnSe ₂ .

Pyrit-type ZnSe ₂ forbindelse blev forudsagt som en stærk anharmonicitet og lovende termoelektrisk af det samme hold tidligt på året, mens den underliggende fysiske mekanisme bag forbindelsen forblev tvetydig.

Forskerne analyserede vibrationsspektrene og elektriske egenskaber af ZnSe ₂ , og verificerede dets termoelektriske egenskaber.

Deres resultater viste, at vibrationsspektrene for ZnSe ₂ var kendetegnet ved både de isolerede højfrekvente optiske fonontilstande på grund af strækningen af ​​Se-Se dimerer, og de lavfrekvente optiske fonontilstande med en stærk anharmonicitet på grund af de raslende tilstande af Zn-atomer, især rotationerne af Zn-atomer omkring disse dimerer.

Derfor, de foreslog, at eksistensen af ​​lokaliserede Se-Se dimerer fører til den stærke anharmonicitet af lavfrekvente optiske fonontilstande og den lave termiske ledningsevne.

Desuden, deres analyse af elektroniske egenskaber viste, at ZnSe ₂ besad de komplekse energi-isooverflader af både valens- og ledningsbånd nær Fermi-niveauet, som kunne bidrage til de lovende elektriske transportegenskaber af p-type og n-type ZnSe ₂ . De lave termiske ledningsevner og lovende elektriske transportegenskaber førte til en stor termoelektrisk værdi af ZnSe ₂ for både p-type (ZT=2,21) og n-type (ZT=1,87) doping.

Deres undersøgelser afslørede effekten af ​​den fysiske mekanisme bag dette termoelektriske fænomen, som kunne bruges til at guide forskere til at søge lovende termoelektriske materialer indeholdende stærke ikke-metalliske dimerer.