中溫區(qū)熱電材料因有較高的熱電性能和機(jī)械性能而得到了廣泛研究。近日，南昆士蘭大學(xué)研究者通過稀土釹的引入使得熱電材料的載流子濃度有所降低，實(shí)現(xiàn)了電性能和熱性能的同時(shí)優(yōu)化，最終獲得了熱電性能的提升。
化石燃料的過度開采和相應(yīng)的環(huán)境污染迫使人們不斷研究探索可持續(xù)能源利用技術(shù)。熱電材料作爲(wèi)一種清潔可持續(xù)的能源材料，可以實(shí)現(xiàn)熱能和電能的相互轉(zhuǎn)化。然而，較低的熱電轉(zhuǎn)化效率限制了該材料的廣泛應(yīng)用。因此，如何調(diào)控提升熱電材料的性能即熱電優(yōu)值zT成爲(wèi)現(xiàn)今亟需解決的問題之一。
碲化鍺（GeTe）被公衆(zhòng)認(rèn)爲(wèi)是一種很有前途的中溫?zé)犭姴牧稀Ｆ渲?，GeTe與立方AgSbTe2形成連續(xù)固溶體合金，稱爲(wèi)碲銀鍺銻（TAGS-x）。TAGS-85在700 K時(shí)其峰值zTmax接近1.36，具有良好的力學(xué)性能。不過，TAGS-85的熱電性能仍低于其他先進(jìn)的熱電材料，如PbTe。
爲(wèi)了解決上述的問題，研究者選用了稀土釹元素來作爲(wèi)TAGS-85的重點(diǎn)添加劑。由于TAGS-85晶體結(jié)構(gòu)複雜，Nd可以替代三個(gè)陽離子位點(diǎn)（Ge、Ag和Sb）。研究表明，釹摻雜提高了功率因子幷降低了熱導(dǎo)率，所以使得材料在727 K時(shí)獲得了較高的zT（1.65）；相對于其他稀土元素來說，釹能更有效地提高TAGS-85的熱電性能和穩(wěn)定性。
總的來說，釹摻雜的中溫區(qū)熱電材料的熱電轉(zhuǎn)化率更高，應(yīng)用領(lǐng)域更廣，在一定程度上能有效解決化石燃料危機(jī)的問題。
