【热电材料】太原理工陈少平教授:Te基热电器件

单质Te具有良好的热电性能，但Te非常活泼，Te/电极界面常存在严重的反应及扩散，不利于器件转换效率及稳定性。Ni与Te之间反应较弱，但界面反应层厚度仍然超过15 μm，且界面处存在大量因非平衡扩散引起的柯肯达尔孔洞，转换效率小于0.5%。因此，开发Te/Ni界面阻挡层对Te基热电器件的应用具有重要意义。

太原理工陈少平教授团队以梯度连接结构理论为基础成功筛选出Ni_xTe(x=0.500~0.908)合金阻挡层，实现了低电阻的Te_0.985Sb_0.015/Ni_xTe惰性界面，消除了界面处的孔洞缺陷。Ni_xTe/Te_0.985Sb_0.015/Ni_xTe器件的室温界面接触电阻率最低只有9 μΩ·cm²，最大转换效率在温差为180 K 时可达2.6%，达到了理论值的75%以上。并且界面具有优良的热稳定性，473 K老化期间，器件界面接触电阻率以及转换效率几乎不变。此外，通过引入动力学变量“原子空位”论述了Te_0.985Sb_0.015/Ni_xTe界面的反常界面反应层生长行为，并得出“原子空位会迟滞原子向前迁移，界面反应层厚度并不一定会随浓度梯度及界面反应能等热力学因素单调变化”的重要结论，为研究及设计异相界面提供了新的思路。

1. 开发出一种优异的Te基热电器件阻挡层Ni_xTe (x=0.500~0.908)，成功实现单质Te基热电器件惰性、低阻界面的构建。由于Te基热电器件的界面问题大多源于Te元素与电极元素间剧烈的相互作用，本工作适用于但不限于单质Te热电器件，这有望大幅促进Te基热电器件的发展。

2. 首次实验揭示动力学因子“原子空位”对界面反应层生长的抑制作用，为研究、设计界面阻挡层提供了新的思路。

本文详细研究了Ni_xTe/Te_0.985Sb_0.015热电单臂器件的界面层反常生长行为及稳定性，建立了界面扩散模型，探究了IRL的反常生长机理，有利于推动热电器件阻挡层的设计。

《无机材料学报》创刊于 1986 年，主要报道包括结构陶瓷材料、信息功能材料、能源与环境材料、生物材料等方面的最新研究成果 , 设有综述、研究论文和研究快报(英文)版块，目前已被SCI-E、EI、Scopus、CA、CSTPCD、CSCD、CNKI、CJCR等数据库收录，入选 “高质量科技期刊分级目录——材料科学-综合类”T1区和“无机非金属领域高质量科技期刊分级目录” T1区期刊。

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