Cu2SnS3中掺杂钴:相变与能带结构修饰协同增强热电性能
莫氏体型三元硫化物Cu2SnS3作为一种性能优异的p型环保热电材料,近年来在光伏领域得到了广泛的研究。本文报道了d-轨道非填充过渡金属(Co)掺杂对Cu2SnS3晶体结构和电热性能的显著协同效应。共掺杂的晶体结构演化不仅涉及单斜到立方和四方的跃迁,而且还涉及一个层次结构的形成(Cu-S纳米沉淀、金属和S空位,甚至纳米尺度的层错),与键软化和声子散射增强有关。对试样进行了XRD和SAED等分析,并用LSR-3商业系统(Linseis)中测量了试样的Seebeck系数和电导率。在323K时获得了0.90 Wm-1 K-1到723k时的超低晶格热导率。此外,由于Co 3d态对价带中固有的Cu3d态和S 3p态的贡献,有效质量增加,从而在最佳掺杂下获得了显著的功率因数(0.94m Wm-1 K-2,x=0.20, 723 K)。结果表明,723K时ZT为0.85,使改性Cu2SnS3达到了中温环保型硫化物热电材料的水平。