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Enhanced thermoelectric properties of n-type Bi_(2)O_(2)Se by kcl doping

Journal of Advanced Ceramics 2023年第9期12卷 1767-1776页

作者： Zi-long Zhang Tao Wang Mohammad Nisar Yue-xing Chen Fu Li Shuo Chen Guang-xing Liang Ping Fan Zhuang-hao Zheng Shenzhen Key Laboratory of Advanced Thin Films and Applications Key Laboratory of Optoelectronic Devices and Systems of Ministry of Education and Guangdong ProvinceCollege of Physics and Optoelectronic EngineeringShenzhen UniversityShenzhen 518060China

Bi_(2)O_(2)Se is considered one of the most promising thermoelectric(TE)materials for combining with p-type BiCuSeO in a TE module given its unique chemical and thermal ***,the enhancement of its dimensionless figure of merit,zT value,remains a challenge because of its low electrical ***,we introduce kcl into Bi_(2)O_(2)Se,synthesized by solid-state reaction and spark plasma sintering method,to improve its TE *** synthesized samples show an outstanding enhancement in electrical conductivity,carrier concentration,and power factor after kcl *** Bi_(2)O_(2)Se-based sample with a 0.05%kcl doping content possesses a high zT value of~0.58 at 773 K,which is over 50%enhancement compared with the pristine Bi_(2)O_(2)Se *** also prove that the K element substitutes the Bi site,and Cl replaces the Se site by X-ray diffraction results and density functional theory calculation,supporting that K can improve the electrical conductivity by the position of Fermi level which is above the conduction band *** and theoretical results indicate the success of co-doping with a small amount of kcl and show a huge potential of this novel method for Bi_(2)O_(2)Se TE performance improvement.

关键词： thermoelectric(TE)materials Bi_(2)O_(2)Se kcl co-doping figure of merit(zT)

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