Entropy engineering in CaZn ₂ Sb ₂ –YbMg ₂ Sb ₂ Zintl alloys for enhanced thermoelectric performance

Abstract

摘要 熵工程引入的原子无序可以有效地抑制材料的晶格热导率, 从而提高其热电性能。AM 2 Sb 2 型Zintl相化合物(A = Mg, Ca, Sr, Ba, Yb 或 Eu; M = Mg, Zn, Mn, Cd) 种类繁多, 这让熵工程的应用成为可能。本文通过高能球磨法和放电等离子烧结成功合成了一种五组分固溶体(CaZn 2 Sb 2 ) 0 .5 (YbMg 2 Sb 2 ) 0.5 , 其构型熵约为1.40 R ( R 为气体常数), 室温下晶格热导率约为0.68 W·m −1 ·K −1 。此外, 通过在AM 2 Sb 2 的M位掺入Ag调节载流子浓度, 进一步优化了样品的电性能。最终(CaZn 1.997 Ag 0.003 Sb 2 ) 0.5 (YbMg 1.997 Ag 0.003 Sb 2 ) 0.5 的热电优值在773 K时达到约1.17。 我们的结果表明, 熵工程是一种优化热电性能的有效策略, 并有望应用于其他热电材料。