n형 XNiSn Half-Heusler에서 열전 역률 향상을 위한 경로로서의 불순물 밴드 형성

밴드 구조 공학은 열전 성능 향상을 위한 핵심 경로입니다. 여기서는 X = Ti를 기반으로 XNiCu_ySn half-Heusler 시료에 대해 Seebeck(S)이 20~50% 향상되었음이 보고되었습니다. 이 새로운 전자 효과는 Cu 도펀트로 인한 유한한 불순물 밴드의 출현에 기인합니다. 모재에 대한 분산, 범위 및 오프셋에 따라 이러한 밴드는 S를 서로 다른 정도로 향상시키는 것으로 나타납니다. 실험적으로 이 효과는 시료 내 Ti 함량에 따라 제어할 수 있으며 Zr/Hf를 첨가하면 이러한 향상 효과가 점차 감소됩니다. 동시에 이동도는 거의 그대로 유지되어 실온 부근에서 역률 ≥3 mW m⁻¹ K⁻²를 가능하게 하고 고온에서는 ≥5 mW m⁻¹ K⁻²까지 증가합니다. Cu 간극 원자로 인해 감소된 열 전도성과 결합하여 Ti 함량이 ≥70%인 XNiCu_ySn 조성에서는 320~793K 사이에서 평균 열전 성능지수 zT = 0.67–0.72의 높은 값을 달성할 수 있습니다. 이 연구는 일반적으로 단일 캐리어 포켓에 의해 제한되는 n형 XNiSn 재료의 전자 성능 향상을 위한 새로운 경로가 존재함을 보여줍니다. 원칙적으로 불순물 밴드는 다른 소재에도 적용할 수 있으며 향후 개발에 새로운 방향을 제시할 수 있습니다.