大约15年前,研究人员开始开发新的方法来解决视zta = 1限制热电性能。 所有这些方法的背景是解耦的电子和热传输。 换句话说,我们如何能使材料有大塞贝克电压,同时大型电子电导率和低导热系数? 一些东西,是无法对传统材料如bi 2 te 3 a
第一范式的声子玻璃电子晶体。这种方法结合了良好的电子性质的晶体与导热系数低的玻璃。一个晶体(如bi 2 te 3 )( figa 3 aa )有一个的原子有序排列,而在一个玻璃最近的邻居有一个定义良好的安排但没有订购的原子尺度上长的长度。 这种缺乏长期订购意味着眼镜热导率的所有已知材料。 不幸的是,他们有可怜的电子属性一个
晶体,相反,支持好的电子导电,但经常有大热导率。 所以,通过创建一个材料和玻璃和晶体性能、优异的热性能可以达到。 当然,简单的材料,如bi 2 te 3 ,不会是玻璃和水晶。 然而,化学和结构复杂的材料被发现含有两个属性就表明了这skutterudites和包合物( figa 3 b、c )。 在这些材料,一个共价网络(电子晶体)是优化提供良好的电子性质,而晶格电导率保持低的沉重的松散的的离子(声子玻璃)。 这导致实质性的提高品质因数与值以zta = 1.5被实现了
figa 3 c - i型英航 8 ga 16 通用电气 30 包合物的结构包括一个共价ga通用网络与英航 2 + 离子(红色/紫色球体)震动过大的笼子里第二大进步来自一个理论预测,可以实现大塞贝克系数在纳米材料。 这些都是复合材料,纳米材料的区域是嵌入在材料b( figa 4 )。 塞贝克系数的增加来自电子结构的变化当维数降低的物质。 这个概念被证明在仔细地种植量子点超薄薄膜但已经发现很难转化为散装材料。 然而,幸运的是,大量的接口在纳米材料是非常有效的减少晶格热导率。 这是由于晶格振动行为像海浪在固体。 波的传播与波长短于nanodomains的大小不受影响但波相似的lengtha分布非常有效。 正是这个原因导致大量降低热导率。