界面优化的相稳定GeTe热电材料实现高效能量转换

来自研究人员团队针对GeTe基热电材料长期存在的相不稳定和界面退化问题，通过Mn-Sb共掺杂实现300-750K全温域立方相稳定，获得峰值zT=1.73(773K)及平均zT=1.0，结合磁控溅射钴扩散屏障实现5.2μΩ cm2低接触电阻，最终制备出转换效率达12.2%(ΔT=480K)的热电模块，为中型废热回收提供了可靠解决方案。

　　

相稳定锗碲(GeTe)材料通过界面优化实现了高性能热电能量转换。长期以来，GeTe基热电材料的实际应用受到高温相不稳定以及化学扩散和热膨胀失配导致的界面降解的双重制约。先前稳定高性能立方相的努力往往导致相抑制不完全或传输特性受损，而传统电极界面策略则表现出较差的热机械可靠性和不一致的扩散阻挡效果。

本研究通过锰-锑(Mn-Sb)共掺杂实现了完全稳定的立方相GeTe体系，在300-750K温度范围内保持相稳定性的同时，优化了载流子浓度和电子/热传输特性。该材料在773K时达到峰值热电优值(zT)1.73，在整个工作温度范围内平均zT达到1.0。

针对界面不稳定性问题，研究人员采用磁控溅射技术引入了钴(Co)扩散屏障，确保覆盖均匀性、良好的热机械鲁棒性以及5.2微欧姆厘米²的低接触电阻率。这些突破使得基于GeTe的热电模块在480K温差下实现了12.2%的转换效率。

通过将精确的相稳定技术与坚固的界面工程相结合，这项研究为中型温度废热回收和可靠的热电能量转换提供了可行路径。