原位形成的纳米中间层能够实现高效Bi2Te3基热电模块中的牢固界面结合

《Journal of Materials Chemistry A》：In situ formed nano-interlayer enables robust interface bonding in efficient Bi2Te3-based thermoelectric modules

热电-电极界面通过磁控溅射制备Ni电极和Ti阻隔层，在Bi2Te3基材料中形成纳米夹层，实现23 MPa界面强度和21 μΩ·cm2低接触电阻，使热电模块在298 K热端温度下获得53 K冷却效果和4.8%持续转换效率。

　　

热电-电极接合处的界面鲁棒性是决定设备使用寿命的关键因素，这种鲁棒性体现在其卓越的高温化学稳定性和机械完整性上。尽管阻挡层在减轻界面化学反应/扩散方面已被证明非常有效，但大规模制备具有强结合力的热电-阻挡层-电极界面仍然是一个巨大的挑战。在本研究中，我们通过一种可工业化的磁控溅射工艺，实现了Ni电极和Ti阻挡层在Bi₂Te₃基热电材料上的可控且可重复的制备。令人印象深刻的是，原位形成的纳米中间层在所有异质结处都实现了原子级键合，使得接合强度达到约23 MPa，同时接触电阻率仅为约21 μΩ cm²，具有出色的性能。这些成果使得单对热电模块能够在热侧温度约为298 K时实现约53 K的冷却效果，并在约180 K的温度梯度下保持约4.8%的转换效率。这项工作展示了一种通用的制备方法，可用于构建热电器件中多个功能层之间的稳健界面。