High thermoelectric performance of all-oxide heterostructures with carrier double-barrier filtering effect

2015年5月22日 NPG Asia Materials 7, e5 (2015) doi:10.1038/am.2015.36

熱電材料: ヘテロ構造エンジニアリング

高い熱電性能を示す全酸化物ヘテロ構造体が、中国と日本の研究者たちによって作製された。熱電材料は廃熱発電用として魅力的であるが、熱電パラメーターの相互依存性によって性能が制限されている。今回、北京科技大学(中国)のH Zhuたちは、ヘテロ構造エンジニアリングを用いて、973ケルビンで無次元性能指数(ZT)が最大で0.84の全酸化物複合材料を作製した。彼らは、このヘテロ構造体の優れた熱電特性を、キャリア二重障壁フィルタリング効果に起因する高いゼーベック係数によるものとしている。陽極酸化電圧、TiO2コーティング量、TiC1-xOxの固溶濃度を変えることによって、ヘテロ構造体界面のポテンシャル障壁を操作できる。今回の複合材料は、簡便な陽極酸化プロセスと化学的なゾルゲル法を併用して作製された。

Chunlin Ou, Jungang Hou, Tian-Ran Wei, Bo Jiang, Shuqiang Jiao, Jing-Feng Li & Hongmin Zhu

Thermoelectric materials: heterostructure engineering
All-oxide heterostructures exhibiting a high thermoelectric performance have been fabricated by scientists in China and Japan. Thermoelectric materials are attractive for generating electricity from waste heat, but their performance is limited by interdependencies between their thermoelectric parameters. Now, Hongmin Zhu at University of Science and Technology Beijing and co-workers have used heterostructure engineering to produce all-oxide composites with a dimensionless figure of merit (ZT) of up to 0.84 at 973 kelvin. They ascribe the excellent thermoelectric properties of these heterostructures to an enhanced Seebeck coefficient resulting from a carrier double-barrier filtering effect. The potential barrier of the heterostructure interface can be engineered by varying the anodization voltage, the TiO2 coating content and the solid-solution level of TiC1−xOx. The composites were produced by a straightforward anodization process in combination with a sol-gel chemical route. 


NPG Asia Materials ISSN 1884-4049(Print) ISSN 1884-4057(Online)