厉害!时隔半年,这位985教授,又发Science,第14篇!
纳米人
2026-06-05 11:34
文章摘要
背景:商用热电制冷器件主要依赖碲化铋,但碲资源稀缺、成本高昂。硒化铅(PbSe)因资源丰富、成本低廉成为潜在替代材料,但如何同步制备高性能的n型和p型PbSe以实现全组分制冷器件是一大挑战。研究目的:北京航空航天大学赵立东和秦永新团队旨在通过超低铬(Cr)掺杂策略,在同一PbSe基体中实现导电类型的连续调控,从而制备出性能匹配的n型和p型材料,并搭建无碲全PbSe热电制冷器。结论:研究通过微量Cr掺杂(p型0.001%,n型0.005%)成功实现了PbSe从p型向n型的转变,两者泽贝克系数高度对称(约±200 μV/K),功率因子相近(35-37 μW·cm⁻¹·K⁻²)。所制备的n型和p型PbSe晶体在力学性能(如断裂韧性、抗压强度)上全面优于商用碲化铋,且热膨胀系数高度匹配。此外,通过优化Ni基复合阻挡层,显著降低了电极接触电阻。最终组装的全PbSe制冷器件在热端363K下实现了53K的最大温差,制冷功率密度高达6W/cm²,峰值性能系数(COP)约为21,性能超越了已报道的多数硒化物和商用碲化铋器件。该研究为开发低成本、可持续的无碲热电制冷材料提供了可行路径。
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