Nutzenbeitrag der Legierungsstörung zum Elektronen- und Phononentransport in Halb-Heusler-Thermoelektrikmaterialien

Zusammenfassung Die Eigenschaften des Elektronen- und Phononentransports bestimmen das Potenzial von thermoelektrischen Materialien für die Stromerzeugung oder Kühlung. Diese Arbeit zeigt, dass, im Gegensatz zu den meisten Hochleistungsthermoelektrikmaterialien mit dominierender akustischer Phononstreuung, die vielversprechenden ZrNiSn-basierten Halb-Heusler-Thermoelektrikfestlösungen einen durch Legierungsstreuung dominierten Ladungstransport aufweisen. Ein niedriges Deformationspotenzial und ein niedriges Legierungsstreupotenzial wurden für die Festlösungen gefunden, was vorteilhaft ist, um eine relativ hohe Elektronenmobilität trotz der großen effektiven Masse aufrechtzuerhalten, und kann intrinsisch vorteilhafte Merkmale sein, die zu den bemerkenswert hohen Leistungsfaktoren der ZrNiSn-basierten Legierungen beitragen. Eine quantitative Beschreibung der verschiedenen Phononstreumechanismen deutet darauf hin, dass die Streuung durch Punktdefekte der wichtigste Mechanismus ist, der den Phonontransportprozess der Festlösungen bestimmt. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass Legierung ein effektiver Ansatz für solche Materialsysthem sein kann, um die thermoelektrische Güte ZT zu erhöhen, indem die phononische Wärmeleitfähigkeit verringert wird, während die Verschlechterung der Ladungsmobilität durch das niedrige Legierungsstreupotenzial minimiert wird.