利用角分辨光電子能譜技術揭示硒化錫中反常大的空穴有效質(zhì)量
熱電材料是能夠?qū)崿F(xiàn)熱能與電能直接相互轉(zhuǎn)換的新能源材料,在熱電制冷和廢熱發(fā)電等方面有著廣泛的應用前景,對于提高現(xiàn)有能源利用率和緩解能源危機有重要作用。然而熱電材料大規(guī)模商業(yè)應用面對著成本高效率低的瓶頸,因此,開發(fā)利用原料豐富、廉價、低毒的熱電材料越來越受到研究者的關注。SnSe作為近年來熱電材料中的研究熱點,保持著目前熱電材料中最高品質(zhì)因子 (ZT)的世界記錄。其優(yōu)異的熱電性能主要來源于其超高的功率因子和超低的晶格熱導率。它的低導熱性已經(jīng)成功解釋(何佳清等課題組有報道),然而高的功率因子等電性能都間接地進行解釋,沒有直接和強有力的實驗證據(jù)。角分辨光電子能譜儀(ARPES)是研究其電屬性最好的實驗方法,它是一種可以直接測量單晶樣品能帶結(jié)構的高端儀器。 在本論文中,陸強聲等利用我校測試中心的ARPES儀器對無摻雜和空穴摻雜的SnSe單晶在不同溫度 (80 – 600 K)下的能帶結(jié)構作了系統(tǒng)性的測量。根據(jù)測量和數(shù)據(jù)分析的結(jié)果,他們認為該體系價帶頂?shù)目昭ㄓ行з|(zhì)量比理論值要大,并且溫度越低,有效質(zhì)量越大。由這一結(jié)論出發(fā),結(jié)合簡單的單帶輸運模型,他們發(fā)現(xiàn)這種有效質(zhì)量的異常增加可以定量解釋該體系在測量溫度下的電屬性。因此,論文為解釋硒化錫熱電材料的電學行為提供了一種新的思路。
南方科技大學
2021-04-13