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Realization of adjustable electron concentration and its effect on electrical- and Seebeck-property of n-type SnSe crystals

电子浓度可调的实现及其对n型SnSe晶体电学和塞贝克性能的影响

基本信息

DOI:
10.1063/5.0078990
发表时间:
2022-01
影响因子:
4
通讯作者:
Yan-Feng Chen
中科院分区:
物理与天体物理2区
文献类型:
--
作者: Xiao-Li Zhou;Yang-Yang Lv;Hang-Fei Zhang;Yi-Xin Zhang;Jian Zhang;Jian Zhou;Shu-Hua Yao;Y. B. Chen;Yan-Feng Chen研究方向: -- MeSH主题词: --
关键词: --
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文献摘要

Manipulation of carrier types in SnSe crystals is quite advantageous to fabricate SnSe-based homojunction devices such as thermoelectric modules. However, tuning the n-type charge carrier at an optimal level of SnSe is quite challenging because of its natural p-type without intentional doping. Here, we report the realization of the n-type SnSe through halogens or Ce doping. Importantly, heavily electron doped SnSe single crystals (∼1019 cm−3) can be obtained by Ce-doping through the Bridgeman method. The electrical conductivity of as-grown SnSe crystals evolves from thermally activated behavior to the metallic one when the electron concentrations are increased from 1016 to 1019 cm−3. Remarkably, the power-factor and electronic quality factor of heavily electron Ce-doped SnSe crystals can reach 1.59 and 0.44 μW cm−1 K−2 at 300 K, respectively, which is one of the best thermoelectric n-type SnSe. This work suggests that Ce-doping through the Bridgeman method is an ideal route for further improving the thermoelectric property of n-type SnSe crystals.
在SnSe晶体中对载流子类型的调控对于制造诸如热电模块等基于SnSe的同质结器件是非常有利的。然而,由于在无故意掺杂时SnSe天然为p型,将其n型载流子调节到最佳水平是极具挑战性的。在此,我们报道了通过卤素或铈(Ce)掺杂实现n型SnSe。重要的是,通过布里奇曼(Bridgeman)方法进行Ce掺杂能够获得重电子掺杂的SnSe单晶(约10¹⁹ cm⁻³)。当电子浓度从10¹⁶增加到10¹⁹ cm⁻³时,所生长的SnSe晶体的电导率从热激活行为转变为金属性的行为。值得注意的是,在300 K时,重电子Ce掺杂的SnSe晶体的功率因子和电子品质因数分别能够达到1.59和0.44 μW cm⁻¹ K⁻²,这是热电n型SnSe中性能最好的之一。这项工作表明,通过布里奇曼方法进行Ce掺杂是进一步提高n型SnSe晶体热电性能的理想途径。
参考文献(31)
被引文献(2)
Enhanced thermoelectric performance of p-type SnSe doped with Zn
Zn掺杂增强p型SnSe的热电性能
DOI:
10.1016/j.scriptamat.2016.08.009
发表时间:
2017-01-01
期刊:
SCRIPTA MATERIALIA
影响因子:
6
作者:
Li, J. C.;Li, D.;Zhang, J.
通讯作者:
Zhang, J.
Electronic Properties of Doped Semi-conductors
DOI:
10.1007/978-3-662-02403-4
发表时间:
1984-09
期刊:
影响因子:
0
作者:
B. Shklovskii;A. Efros
通讯作者:
B. Shklovskii;A. Efros
Enhanced thermoelectric performance in polycrystalline N-type Pr-doped SnSe by hot forging
通过热锻增强多晶 N 型 Pr 掺杂 SnSe 的热电性能
DOI:
10.1016/j.actamat.2020.03.009
发表时间:
2020-05
期刊:
Acta Materialia
影响因子:
9.4
作者:
Shan Li;Fanghao Zhang;Chen Chen;Xiaofang Li;Feng Cao;Jiehe Sui;Xingjun Liu;Zhifeng Ren;Qian Zhang
通讯作者:
Qian Zhang
High Thermoelectric Performance in n-Type Polycrystalline SnSe via Dual Incorporation of Cl and PbSe and Dense Nanostructures
DOI:
10.1021/acsami.9b08108
发表时间:
2019-06-19
期刊:
ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
影响因子:
9.5
作者:
Cha, Joonil;Zhou, Chongjian;Chung, In
通讯作者:
Chung, In
T-square resistivity without Umklapp scattering in dilute metallic Bi2O2Se
稀金属 Bi2O2Se 中无 Umklapp 散射的 T 方电阻率
DOI:
10.1038/s41467-020-17692-6
发表时间:
2020-03
期刊:
Nature Communications
影响因子:
16.6
作者:
Wang Jialu;Wu Jing;Wang Tao;Xu Zhuokai;Wu Jifeng;Hu Wanghua;Ren Zhi;Liu Shi;Behnia Kamran;Lin Xiao
通讯作者:
Lin Xiao

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