Sin embargo, el desarrollo de Bi₂ Te₃ Los dispositivos termoeléctricos basados ​​en n se ven seriamente obstaculizados por las débiles propiedades mecánicas y las bajas propiedades de TE del Bi₂ tipo n. (Te, Se)₃ . Por lo tanto, es importante desarrollar un Bi₂ tipo n de alto rendimiento. Te₃ material policristalino.

Para abordar esta cuestión, un estudio publicado en la revista Science Bulletin , introdujo Cu adicional en el clásico Bi₂ de tipo n. Te_2.7 Se_0.3 para optimizar su estado de defecto local, y se empleó un proceso de deformación en caliente de dos pasos para construir el Bi₂ policristalino de alta textura. Te_2.7 Se_0.3 material.

Esta investigación revela que el Cu extra es capaz de entrar en los espacios de van der Waals entre el Te ⁽¹⁾ -Te ⁽¹⁾ capas en Bi₂ Te_2.7 Se_0.3 matriz, suprimiendo la formación de vacantes aniónicas. Esta reducción en la densidad de defectos contribuye a la aclaración de la red en Cu_0.01 Bi₂ Te_2.7 Se_0.3 , mejorando la movilidad del portador de Bi₂ Te_2.7 Se_0.3 desde 174 cm ² V ^–1 s ^–1 hasta 226 cm ² V ^–1 s ^–1 con el 1 % de Cu adicional, lo que da como resultado un ZT máximo de 1,10 a 348 K.

Posteriormente, el Cu_0.01 sinterizado por SPS Bi₂ Te_2.7 Se_0.3 El material a granel se sometió a un proceso de deformación en caliente de dos pasos. Dado que el Cu intersticial puede estabilizar la red y suprimir eficazmente el efecto similar al donante. La concentración del portador de la muestra deformada en caliente permanece casi sin cambios, mientras que su orientación y tamaño de grano han aumentado significativamente, lo que aumenta dramáticamente la movilidad del portador, desde los 174 cm ² iniciales. V ^–1 s ^–1 hasta 333 cm ² V ^–1 s ^–1 , lo que representa un aumento del 91% tras el proceso de deformación en caliente.

Esta mejora significativa en las propiedades electrónicas contribuye a una mejora sustancial en ZT para muestras de deformación en caliente. El ZT_max del Cu texturizado_0,01 Bi₂ Te_2.7 Se_0.3 alcanza 1,27 a 373 K, y su valor ZT promedio es 1,22 en el rango de 300-425 K, casi el doble que el Bi₂ inicial. Te_2.7 Se_0.3 .

Además, se fabricó un dispositivo de enfriamiento termoeléctrico (TEC) de 127 pares utilizando el Cu_0.01 texturizado. Bi₂ Te_2.7 Se_0.3 muestra junto con BST comercial tipo p. El módulo TEC logró diferenciales de temperatura de enfriamiento de 65 K y 83,4 K en temperaturas del extremo caliente (T_h ) de 300 K y 350 K, respectivamente, superior al comercial Bi₂ Te₃ -Módulos TEC basados ​​en. Y se construyó un módulo generador termoeléctrico (TEG) de 7 pares utilizando los mismos materiales.

El módulo TEG demostró una eficiencia de conversión significativamente alta del 6,5% a una temperatura diferente de 225 K, que es comparable a otros Bi₂ de última generación. Te₃ -Módulos TEG basados ​​en.