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DOI number:10.1039/C9EE00317G
Journal:Energy Environ. Sci
Abstract:GeTe is a promising thermoelectric material at medium temperature, but its carrier concentration tends to go beyond the optimal range for thermoelectrics. This work realized a significant ZT enhancement from 1.0 to 2.0 by suppressing the formation of Ge vacancies and band convergence. By simply optimizing the amount of excessive Ge, the hole carrier concentration is greatly reduced. It is demonstrated that the suppression of Ge vacancies can not only optimize the carrier concentration but also recover the mobility to a high value of 90 cm2 V−1 s−1, which well exceeds the previously reported data and guarantees superior electrical transport properties, leading to a ZT of 1.6. Further Bi doping facilitates band convergence as featured by the increased band effective mass and high mobility, which in turn yields large power factors and low electronic thermal conductivity. Bi doping induced mass and strain fluctuation also favors the reduction of the lattice thermal conductivity. Consequently, a maximum ZT of ∼ 2.0 at 650 K with an average ZT of over 1.2 is achieved in the nominal composition Bi0.05Ge0.99Te, which is one of the best thermoelectric materials for medium temperature applications.
Document Code:Energy Environ. Sci., 2019, 12, 1396-1403
Document Type:J
Translation or Not:no
Date of Publication:2019-01-27
Included Journals:SCI
唐怀超，男，中共党员，工学博士、高级工程师（副高）、全国优秀创新创业博士后、福建省高层次人才。2019年毕业于清华大学材料科学与工程学院，先后参加包括973、国家基础科学中心重大项目及自然科学基金面上项目等，参与及主持多项企业重点研发项目。发表SCI文章多篇，包括《Nano Energy》、《J. Mater. Chem. C》、《Nanoscale》、《Sci. China Mater.》、《Energy Environ. Sci.》、《J. Am. Chem. Soc.》 等，H-index 14。申请专利30+项（其中，第一发明人 16 项，均为发明， 已授权 5项； PCT 国际发明 16 项，非完全统计）。现任中国矿业大学低碳能源与动力工程学院储能系副教授。
研究方向：
针对能量转化与存储过程中的关键电极材料，致力于调控电极材料结构与成分，并着重探索其对器件层级的规律变化。
1)大容量电化学电池的热失控机理、诱发与防控；
2)高性能油系电池，包括碱金属离子电池及高能量密度、预金属化等方向；
3)储能用新型水系电池，包括多价态离子电池、枝晶抑制、低温改性等方向；
4)碳基功能材料制备及性能优化等。
招生条件：
1)在化学、化工、材料、能源等方面有一定基础；
2)有一定的英文阅读和理解能力，以及较好的写作能力；
3)遵守道德法纪，心态积极阳光；
4)具有科研探索精神，以及探究人类未知领域的兴趣。
研究条件及待遇：
1)课题组提供良好的实验设备和经费。
2)组内师生关系融洽，科研气氛良好，有完善的办公条件；
3)在中国矿业大学研究生补贴的基础上，导师额外发放具有竞争力的补贴以及科研奖励；
4)课题组与国内外研究机构密切合作，有参与国内外学术交流的机会；
5)方向紧贴能源革命发展方向，毕业前景好。
欢迎有志之士加入，我们一起做些有趣、有用，且激动人心的研究。
