Verbesserung der thermoelectricen Leistung in BiSbTe-Legierungen durch Modulation der Mikrostruktur mittels zyklischem Funkensintern mit flüssiger Phase

Zusammenfassung Die weitverbreitete Anwendung der thermoelectricen (TE) Technologie erfordert hochleistungsfähige Materialien, was unaufhörliche Anstrengungen zur Leistungsverbesserung von kommerzialisierten thermoelectricen Materialien auf Basis von Bi2Te3 angestoßen hat. Diese Studie hebt die Bedeutung des Syntheseprozesses für die Erreichung hoher Leistungen hervor und zeigt, dass die Verbesserung der thermoelectricen Leistung von (Bi,Sb)2Te3 durch zyklisches Funkensintern von Bi x Sb2–x Te3 –Te über seiner eutektischen Temperatur erreicht werden kann. Dieser einfache Prozess führt zu einer einzigartigen Mikrostruktur, die durch das Wachstum von Körnern und zahlreichen Nanostrukturen gekennzeichnet ist. Die vergrößerten Körner führen zu einer hohen Beweglichkeit der Ladungsträger, die den Leistungsfaktor steigert. Die zahlreichen Versetzungen, die aus der plastischen Verformung während des zyklischen flüssigen Phasensinterns resultieren, und der Fixierungseffekt durch die Sb-reichen Nanokristallisationen führen zu einer niedrigen Gitterwärmeleitfähigkeit. Daher wird ein hoher ZT-Wert von über 1,46 erreicht, der 50 % höher ist als bei konventionell funkensinternem (Bi,Sb)2Te3. Der vorgeschlagene Prozess des zyklischen Funkensinterns mit flüssiger Phase zur Verbesserung der TE-Leistung wird durch die repräsentative (Bi,Sb)2Te3 thermoelectric Legierung validiert und ist auf andere telluridbasierte Materialien anwendbar.