东京理工大学 当掺杂锑(Sb)时，单硒代锡(SnSe)可成为设计热电转换元件(pn结器件)的合适候选物
信用:东京理工大学 近年来，发达国家的能源消耗相当浪费
总能量的近三分之二通常作为“废热”被排放到环境中，最终导致全球变暖
找到一种有效利用这种热量的方法一直是每个材料研究者的首要任务
将这些废热回收为电能的一种可能方法是使用所谓的“热电转换”——一种利用半导体中的温差直接转换成电压的过程
热电器件包括p型和n型半导体，它们有两种类型的载流子，即
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电子和空穴
p型和n型半导体串联连接以产生大的热电电压
因此，有必要开发具有高热电转换效率的p型和n型半导体
科学家最近将注意力转向了一种特殊的半导体材料——单硒代锡，据报道，这种材料具有世界上最高的热电转换性能指数ZT值
然而，SnSe不能容易地控制电荷载流子类型
用碱离子掺杂提高了p型热电性能，但碱离子是挥发性和扩散性元素，不适合高温应用
另一方面，加入铋和碘使其成为n型，导致电子浓度低
SnSe在低Sb浓度下以p型导电开始(& lt0
5%)，在中等浓度时变为n型(0
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信用:东京理工大学 在《高级功能材料》杂志上发表的一项新研究中，一组来自日本东京理工大学的科学家，由教授
Takayoshi Katase发现，当掺入锑(Sb)时，SnSe，表示为(Sn1-xSbx)Se，表现出一种特殊的导电类型转换
具体来说，研究小组观察到，在低掺杂浓度下，(Sn1-xSbx)Se开始时为p型导电，但随着掺杂浓度的增加而转变为n型，最后在高浓度下又转变为p型
详细的分析和计算揭示了一个有趣的电荷类型转换机制，研究小组发现，这与锡和硒之间锑取代位点的分布有关
他们将这种转换行为归因于随着掺杂的增加，锑的主要取代位置从硒向锡的转换
科学家解释说，在非常低的锑浓度下，p型导电完全是由锡空位提供的空穴引起的
但是随着掺杂的增加，锑锡开始提供电子，而锑硒形成一个“杂质带”，允许通过它传导，导致观察到的n型行为
然而，随着掺杂水平的进一步提高，费米能级接近位于SbSe杂质带和导带最小值之间的中间能级，导致p型导电
有了如此卓越的洞察力，这些结果无疑是社交网站潜在的游戏规则改变者
然而，教授
高濑预见了一个更广阔的范围
“既然我们已经了解了掺锑硒的极性转换机制，我们就有望优化整体合成工艺，进一步提高其热电性能，进而实现高性能的热电转换器件，”教授猜测道
片刀
此外，研究人员还预计，基于掺杂位置切换的极性控制将在未来变得更加通用，并可应用于其他载流子类型难以控制的半导体材料
希望这能带来一个废热不再浪费的未来！
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