Bi2O2Se 单晶的热电性质

氧硒化铋（Bi$_2$O$_2$Se）作为实际应用中 p 型热电氧化物的潜在 n 型补充而备受关注。以往研究多集中于多晶。本文中，我们研究了 Bi$_2$O$_2$Se 单晶的热电性质。我们的样品在近室温下表现出高达 250 cm$^2.$V$^{-1}$.s$^{-1}$ 的电子迁移率，以及低至 $2$ W.m$^{-1}$.K$^{-1}$ 的热导率。最大品质因数在 390 K 下达到 0.188，高于多晶。由此，基于动力学模型对声子平均自由程（$\ell_\textrm{ph}$）的粗略估算在 390 K 下为 12 $\r{A}$，并遵循 $T^{-1}$ 行为。将 $\ell_\textrm{ph}$ 外推至更高温度表明，该体系在约 1100 K 处接近 Ioffe-Regel 极限。依据声子色散，我们认为极低的 $\ell_\textrm{ph}$ 源于强烈的非谐声子-声子散射，包括 Umklapp 过程与声学声子到光学声子散射。我们的结果表明，单晶可进一步提升 Bi$_2$O$_2$Se 的热电性能。