近化学计量比 TiS2 晶体的大热电功率因子

发现具有层状结构的 TiS$_{2}$ 晶体具有大热电功率因子。300 K 时的面内功率因子 $S^{2}/ \rho$ 为 37.1~$\mu$W/K$^{2}$cm，电阻率 ($\rho$) 为 1.7 m$\Omega$cm，热电势 ($S$) 为 -251~$\mu$V/K，该值与最佳热电材料 Bi$_{2}$Te$_{3}$ 合金的数值相当。电阻率表现出金属行为和高度各向异性，表明该 TiS$_{2}$ 晶体的电子结构具有准二维性质。大的热电响应可归因于 Fermi 能级正上方的大态密度和谷间散射。尽管功率因子很大，但由于热导率相对较大（68~mW/Kcm），TiS$_{2}$ 在 300 K 时的品质因子 $ZT$ 为 0.16。然而，该热导率值大部分来自可降低的晶格贡献。因此，可以通过降低晶格热导率来提高 $ZT$，例如在层间位点引入 rattling 单元。