Desentrañando los orígenes electrónicos para potenciar el rendimiento termoelectrico del tipo p (Bi,Sb) 2 Te 3

Los compuestos tipo p Bi 2− x Sb x Te 3 son cruciales para aplicaciones termoeléctricas a temperatura ambiente, con Bi 0.5 Sb 1.5 Te 3 demostrando un rendimiento superior, atribuido a su masa efectiva máxima de densidad de estados (m *). Sin embargo, el origen electrónico subyacente sigue siendo oscuro, dificultando la optimización del rendimiento adicional. En este trabajo, sintetizamos películas de Bi 2− x Sb x Te 3 (00 l) de alta calidad y realizamos medidas de espectroscopía de fotoemisión angular resuelta (ARPES) y cálculos de la estructura de bandas para arrojar luz sobre las estructuras electrónicas. Los resultados de ARPES evidenciaron directamente que la convergencia de bandas a lo largo de la dirección Γ ¯ - M ¯ contribuye a la máxima m * de Bi 0.5 Sb 1.5 Te 3. Además, la manipulación estratégica de defectos intrínsecos optimizó la densidad de huecos de Bi 0.5 Sb 1.5 Te 3, permitiendo que la banda de valencia extra a lo largo de Γ ¯ - K ¯ contribuyera al transporte eléctrico. La sinergia de los dos aspectos anteriores documentó los orígenes electrónicos del rendimiento superior de Bi 0.5 Sb 1.5 Te 3, que resultó en un factor de potencia extraordinario de ~5.5 milivatios por metro por kelvin cuadrado. El estudio ofrece una guía valiosa para la optimización del rendimiento adicional de Bi 2− x Sb x Te 3 tipo p.