浅能级与深能级掺杂对热电材料性能的影响

众所周知，优良热电材料的效率应针对掺杂浓度进行优化。然而，人们对掺杂剂能级的优化关注较少。掺杂浅能级的热电材料在高温下可能会因少数载流子的激发而导致品质因数急剧下降，这会降低塞贝克系数并增加双极热传导。掺杂深能级杂质可以延缓少数载流子的激发，因为这需要更高的温度来电离所有掺杂剂。我们通过建模发现，取决于材料类型和工作温度范围，需要不同的杂质能级（浅能级或深能级）来优化热电材料的效率。对于不同的材料，我们进一步阐明了带隙内杂质能级最理想的位置。我们的研究为选择最适合的热电材料掺杂剂以最大化器件效率提供了见解。