异价铋掺杂调控纳米结构CoSb3热电输运性能的突破

本研究针对CoSb3热电材料载流子浓度低的问题，通过水热法合成Bi掺杂Co1?xBixSb3系列材料。研究发现Bi替代Co位点显著提升载流子浓度，使Co0.94Bi0.06Sb3在550K获得0.35×10?4 W·m?1·K?2的高功率因子，同时Co0.92Bi0.08Sb3在700K实现0.76 W·m?1·K?1的超低晶格热导率，最终Co0.96Bi0.04Sb3在650K达到0.15的zT值，为热电材料性能优化提供新策略。

　　

通过系统性研究异价铋（Bi）元素在钴（Co）位点取代对CoSb₃热电性能的影响，科研人员采用水热法成功合成Co_1?xBi_xSb₃（0 ≤ x ≤ 0.08）系列材料。借助X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和霍尔效应测试等技术手段，发现Bi掺杂有效提升了材料载流子浓度，从而显著增强功率因子（Power Factor）。其中Co_0.94Bi_0.06Sb₃样品在550K时功率因子达到0.35×10^?4 W·m^?1·K^?2，而Co_0.92Bi_0.08Sb₃样品在700K下展现出低至0.76 W·m^?1·K^?1的晶格热导率，这主要源于声子散射效应的增强。最终，Co_0.96Bi_0.04Sb₃在650K时获得0.15的优异热电优值（zT），彰显了异价Bi掺杂策略在优化CoSb₃热电传输性能方面的巨大潜力。