高性能热电 AgSbSe 2 晶体中低载流子散射势的直接实验证据

摘要 热电材料与其他电子材料一样，需要高载流子迁移率，而这受载流子散射势调控。除本征声学声子散射外，微观结构和原子排列等外在因素也对固体中的载流子输运产生重大影响，例如具有强阳离子无序的新兴热电材料 AgSbSe 2。然而，目前对总载流子散射势进行实验评估并区分本征与外在散射的贡献仍具有挑战性。在此，利用泵浦-探测方案的时间分辨超快光谱分析，以飞秒时间分辨率定量表征了 AgSbSe 2 的电荷载流子动力学。确定了 Cd 掺杂的 AgSbSe 2 晶体中总载流子散射势能显著降低，这是由于晶界的消除以及导致负外在散射势的短程有序的存在。载流子散射势的降低使 323 至 723 K 的平均功率因子提高了三倍。在 723 K 下，高质量 AgSb 0.973 Cd 0.017 Se 2 晶体的最大热电优值达到 1.7，单腿热电器件的输出效率达到具有竞争力的 8%。这项工作揭示了如何有效表征和调控热电化合物中的载流子散射势。