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中科院上海硅酸盐研究所,Science!

纳米人  · 公众号  · 科研  · 2024-12-06 08:44
    

主要观点总结

本文报道了缺陷型Bi 2 Te 3 块体晶体的高性能塑性,显著提高了塑性热电材料的室温品质因数至1.05。该研究通过反位缺陷导致材料产生高密度且多样化的微观结构,从而影响机械性能,使脆性半导体变为塑性。缺陷型Bi 2 Te 3 晶体具有优异的机械稳定性和热电性能,可用于开发高性能柔性可穿戴器件。这项工作不仅为开发高性能塑性热电材料提供了策略,也为将脆性材料转变为塑性材料提供了新的思路。

关键观点总结

关键观点1: 报道了缺陷型Bi 2 Te 3 块体晶体的优异塑性,通过反位缺陷影响材料机械性能。

研究人员发现缺陷型Bi 2 Te 3 块体晶体具有高密度且多样化的微观结构,这种结构显著提高了材料的塑性。这种塑性的产生是由于反位缺陷导致的,这些缺陷影响了材料的机械性能,使得原本脆性的半导体变得具有塑性。

关键观点2: 缺陷型Bi 2 Te 3 晶体的热电性能卓越。

研究结果显示,缺陷型Bi 2 Te 3 晶体在面内热电性能方面表现出卓越的性能。在室温下,其品质因数高达1.05,这一数值与最好的脆性热电半导体材料相当。此外,该材料还具有良好的机械稳定性,即使在循环弯折测试后,其热电性质也基本保持不变。

关键观点3: 缺陷型Bi 2 Te 3 晶体在柔性可穿戴器件开发中具有潜力。

由于缺陷型Bi 2 Te 3 晶体的优异塑性和良好的热电性能,使其成为开发高性能柔性可穿戴器件的理想材料。研究人员已经成功制备了基于该材料的柔性热电器件,这些器件能够穿戴在弯曲的人体上,将身体的热量转化为电能。此外,这些器件还表现出良好的稳定性和耐久性。


文章预览

最近人们发现无机半导体具有类似金属的室温塑性(room-temperature plasticity)效应,因此对人们现有的材料知识造成重新的认识,并且开发了许多功能材料。但是目前具有室温塑性的无机半导体材料仍非常罕见,而且已发现的室温塑性无机半导体材料性能不如脆性半导体材料。 有鉴于此, 中国科学院上海硅酸盐研究所史迅、陈立东、仇鹏飞等 报道发现经典的Bi 2 Te 3 热电半导体材料中,反位缺陷(antisite defect)导致材料产生高密度且多样化的微观结构,显著的影响机械性能,导致块体半导体从脆性变为塑性,与其他塑性半导体相比, 这种反位缺陷诱导产生的塑性导致在300K产生高达1.05的品质因数,这个数值达到脆性半导体具有的最好的结果 。 这项研究给出一种脆性半导体的塑化的有效策略,得到较好的塑性的同时获得优异的功能。     图1. 缺陷 ………………………………

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