Xuanwei Zhao · Baoqin Fu · Ran Ang · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.126

在Pb0.95Na0.04Te基体中引入痕量稀土元素Yb，通过与阳离子空位的竞争有效调控载流子浓度，优化电输运性能并增强声子散射。该策略在823 K下实现约27 μW cm⁻¹ K⁻²的高功率因子和约0.42 W m⁻¹ K⁻¹的低晶格热导率。第一性原理计算表明，Yb掺杂引发局部晶格畸变，可能形成局域伪纳米结构。最终，Pb0.94Na0.04Yb0.01Te在823 K时zT峰值达2.4，303–823 K温区内平均zT值达1.4，表明掺杂剂与空位的竞争机制可有效降低热导率。

解读: 该痕量掺杂诱导空位簇调控的热电材料研究，对阳光电源功率器件热管理具有重要启发。研究中通过Yb掺杂优化载流子浓度与声子散射的协同机制，实现高功率因子与低热导率的平衡，可借鉴应用于SiC/GaN功率模块的热电冷却系统设计。在ST储能变流器和SG光伏逆变器的大功率场景下，该策略可指导开发高效热电发电/制冷...