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金属硫族化合物碳纳米管复合柔性热电薄膜材料与器件

信息来源:SYNL更新时间:2020-06-24阅读:56

       研究人员利用亚纳米尺度的碳管束沟槽限制扩散和诱导有序形核以及薄膜材料的温度选择性晶面生长机理,首次制备出具有高度有序显微特征的金属硫族化合物/SWCNT复合自支撑热电薄膜材料。该复合材料具有纳米孔隙结构,金属硫化物具有高度薄膜面织构,相邻纳米晶粒间为小角度取向倾转晶界。高度有序的显微结构能降低其对于载流子的散射作用,提高电导率,多尺度缺陷起到散射声子降低热导率的作用,从而协同提高材料热电性能。高度有序的微观结构,赋予复合材料良好的热电性能。实验证明,这种利用SWCNTs管束沟槽诱导纳米晶体有序生长的机制同样适用于其他半导体和金属材料体系,这种有序结构对于材料的物理化学性能具有重要影响。进一步分子动力学模拟研究揭示了利用弱键合原子面间的相对位移是提高材料柔性性能的普适性机制。我们基于该复合材料成功制备了柔性微型热电薄膜器件原型件,实现了平面结构热电器件微纳区域精准控温和毫瓦级环境能量收集的技术突破。同时,该项研究成果在柔性半导体材料和器件领域具有广泛的应用前景,相关结果发表于Nature Materials(18,62-68,2019),并被Web of Science列入高被引论文。

 

金属硫化物-碳纳米管复合柔性热电薄膜材料和微型热电器件结构与性能测试