近日,我校物理系何佳清教授课题组在材料领域期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials,影响因子11.382)上发表学术论文《Understanding of the Extremely Low Thermal Conductivity in High Performance Polycrystalline SnSe through Potassium Doping》。南方科技大学为该论文的第一作者单位,两位博士后陈跃星与葛振华(现为昆明理工大学教授)是该论文的共同第一作者,大三本科生黄雪芹参与了材料的合成与性能测试的部分工作,为该论文第五作者,何佳清教授为通讯作者。另外,部分工作得到武汉理工大学材料复合新技术国家重实验室的支持。
SnSe热电材料是一类原料来源丰富并且环境友好的热电材料,是近年来热电材料领域研究的一个热点。今年年初何佳清教授团队曾合作发文在Science发现其单晶具有卓越的热电物理性能,但是由于单晶制备过程复杂且机械性能一般,限制了该材料的实际应用。多晶不具有这些缺陷,因此其广泛应用还是有可能。但是多晶的热电性能一直不是很高, 该论文通过调节机械合金化的时长实现了钾元素的有效掺杂,不仅使其电学性能得到很大的提升,同时大大地降低了热导率,最终热电优值在773 K达到1.1,是目前多晶SnSe热电材料的最高值,超过了公认的可以实际应用的热电材料的标准ZT值1.0,具有很大的应用前景。
该论文通过透射电子显微镜表征,揭示了掺杂后多晶SnSe具有低热导率的机理,K元素的引入不仅“清除”了存在于未掺杂样品晶界中的高热导锡氧化物,同时促进晶粒内形成大量的纳米析出相,有利于散射声子,从而大大降低晶格热导率。
文章链接:http://dx.doi.org/10.1002/adfm.201602652
供稿:物理系