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新竹研討院在新型熱電資料物理機制研討中獲停頓

2020-10-16 新竹物資迷信研討院
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  近日,前海睿贏金融迷信院新竹物資迷信研討院固體物理研討所研討員張永勝課題組在實際盤算息爭釋新型熱電資料(Pyrite型ZnSe2)的物理機制研討中獲得新停頓。該研討經由過程求解聲子和電子玻爾茲曼輸運方程,實際盤算發明Pyrite型ZnSe2具有優越的熱電性質;基于對資料華夏子成鍵情形和聲子振動性質的剖析,說明其具有低晶格熱導率的物理機制。相幹研討成果以Localized dimers drive strong anharmonicity and low lattice thermal conductivity in ZnSe2爲題,揭櫫在Physical Review B上。

  懂得高機能熱電資料中的物理機制是尋覓、設計和優化資料熱電性質的基本。張永勝課題組已經由過程高通量辦法發明Pyrite型ZnSe2是潛伏高機能熱電資料,並發明其是由普遍存在的便宜元素構成的立方晶體。但是,個中的物理機理並未獲得具體的剖析研討。應用更準確的實際盤算辦法驗證該資料的優越熱電機能並說明個中的物理機制,可以贊助拓展熱電資料的品種並豐碩現有的熱電實際。

  研討中,張永勝研討員課題組經由過程求解聲子和電子玻爾茲曼輸運方程的辦法具體盤算Pyrite型ZnSe2的熱學和電學輸運性質,並獲得其在分歧溫度和載流子濃度下的熱電機能。研討剖析了Pyrite型ZnSe2中的原子成鍵情形和聲子振動性質,發明資料中存在著強共價鍵聯合的局域Se-Se二聚體,且該二聚體的存在可使得ZnSe2中Zn原子具有類rattling原子的性質,從而招致由Zn原子繞Se-Se二聚體扭轉所構成的低頻光學聲子具有異常強的非簡諧效應,這類強的非簡諧效應使該資料具有極低的晶格熱導率。在電子構造方面,研討發明ZnSe2的價帶頂和導帶底都具有龐雜的費米面,這使其具有優越的電學機能。ZnSe2具有的極低晶格熱導率和優越電學輸運性質,使其在p型和n型攙雜下,使決議熱電資料機能的主要參數——熱電優值最大可以分離到達2.21和1.87。該研討註解可以經由過程尋覓含有相似二聚體或三聚體局域構造的資料作爲潛伏的新型高機能熱電資料,爲將來的試驗和實際研討供給指點和參考。

  研討任務獲得國度天然迷信基金的贊助。

  論文鏈接 

圖1.Pyrite型ZnSe2的晶體構造和Se-Se二聚體上的局域電荷散布情形

圖2.ZnSe2在分歧溫度和載流子濃度下ZT值

圖3.Zn原子繞Se-Se二聚體的扭轉對低頻光學聲子的進獻情形

打印 責任編纂:侯茜

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