金属性 NiAu 合金中的高热电性能
材料科学
2023-09-19 v1 强关联电子
摘要
热电(TE)材料可无缝地将热能转换为电能,反之亦然,这使其在发电或制冷等应用中颇具前景。尽管历史上热电效应最早在金属中被发现,但当前最先进的研究主要集中于具有大品质因数 的掺杂半导体, 决定了热电器件的转换效率。虽然金属合金具有优异的功能特性,如高延展性和机械强度,但由于其塞贝克效应较小,过去大多未被纳入研究。在此,我们通过调控能量依赖的电子散射,在金属中实现了前所未有的热电性能。基于我们的理论预测,我们确定二元 NiAu 合金为有前景的候选材料,并通过实验发现高达 34 mWmK 的巨功率因子(在 300 至 1100 K 范围内平均 30 mWmK),这是室温以上任何已知块体材料的两倍以上。该系统达到高达 0.5 的 ,创下金属的世界纪录值。NiAu 合金不仅比重掺杂半导体导电性高几个数量级,而且具有源于本质不同物理机制的大塞贝克系数:在 Au s 带内传导电子具有高迁移率,而空穴被散射到更局域化的 Ni d 态中,产生强烈的能量依赖载流子迁移率。我们的工作挑战了“好金属是差热电材料”的普遍看法,并提出了一种通过设计电子-空穴选择性 s-d 散射在金属合金中实现高热电性能的广阔范式。
引用
@article{arxiv.2303.03062,
title = {High thermoelectric performance in metallic NiAu alloys},
author = {Fabian Garmroudi and Michael Parzer and Alexander Riss and Cédric Bourgès and Sergii Khmelevskyi and Takao Mori and Ernst Bauer and Andrej Pustogow},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.03062},
year = {2023}
}