氧化物层形成阻止空气中工作时热电材料 Cu$_2$Se 中恶化的离子迁移
材料科学
2023-08-08 v1
摘要
CuSe 是一种混合离子-电子导体，具有出色的热电性能，最初设想用于太空任务。由于材料不稳定性，其应用曾被迫中止，即在真空工作时元素 Cu 会在电极界面处生长。本文表明，当 CuSe 在空气中工作时，氧化物表面层的形成抑制了 Cu 沿电流方向的迁移。通过原位 X 射线散射和电阻率测量，借助原子占位精修与物相组成分析，对 Cu 迁移进行了量化。若热梯度沿电流方向施加，则无论临界电压如何，在空气中工作时均可防止 Cu 沉积。最大熵电子密度分析提供了实验证据，表明在热梯度和电梯度下 Cu 迁移路径与平衡扩散有显著差异。该研究为廉价可持续的 CuSe 在热电应用中的使用带来了新的希望，并强调了在热电工作条件下对材料进行原子尺度洞察的重要性。
引用
@article{arxiv.2308.03559,
title = {Oxide layer formation prevents deteriorating ion migration in thermoelectric Cu$_2$Se during operation in air},
author = {Rasmus S. Christensen and Peter S. Thorup and Lasse R. Jørgensen and Martin Roelsgaard and Karl F. F. Fischer and Ann-Christin Dippel and Bo Brummerstedt Iversen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.03559},
year = {2023}
}