【引言】
由于我們?nèi)找鎳乐氐沫h(huán)境問題和能源危機,，高溫熱電（TE）技術(shù)對于可持續(xù)和環(huán)保的清潔能源供應越來越重要。當結(jié)上形成溫度梯度時,，熱能可以直接轉(zhuǎn)化為電能,。
【成果介紹】
高溫熱電材料的制備成本高、工藝復雜,，部分阻礙了其實際應用,。在這項工作中，我們提出了熱電材料的另外兩個重要特性：高晶體對稱性和同相熔融,。通過對Cu2-xSe的晶體結(jié)構(gòu)和Cu-Se二元相圖的分析,，我們認為新近發(fā)現(xiàn)的Cu2-xSe熱電材料，其品質(zhì)因數(shù)zT大于1.5at（1000K）,，理論上滿足這些要求,。采用激光閃光法(LINSEIS LFA 1000)測量了熱擴散系數(shù)（D）。我們發(fā)現(xiàn)其優(yōu)良的熱電性能是固有的,，對晶粒度的依賴性較小,，而高密度的樣品可以通過熔體淬火的方法很容易地制備出來。我們的結(jié)果顯示,，熔融淬火樣品和單晶的熱電性能幾乎相同,，在973 K的溫度下zT高達1.7–1.8。我們的發(fā)現(xiàn)不僅為具有優(yōu)異熱電性能的高密度Cu2-xSe塊體提供了一種廉價,、快速的制備方法,，為Cu2-xSe在實際熱電模塊中作為一種優(yōu)良的元件實現(xiàn)商業(yè)化鋪平了道路，同時也為尋找具有高晶體對稱性的新型熱電系統(tǒng)或進一步提高其他現(xiàn)有同成分熔融熱電材料的性價比提供了指導。
【圖文導讀】
圖1：（a） 銅硒系統(tǒng)的二元相圖,。插圖所示為高溫b相Cu2-xSe的3D單元,。
（b） 高溫b相Cu2-xSe的單胞分別朝向（100）和（111）平面觀察。
圖2：制備樣品的X射線衍射圖：（a） 用改進的Bridgman法生長Cu2-xSe單晶,。（b） 水淬Cu2-xSe,。（c） 淬火Cu2-xSe。（d） 低溫a相Cu2-xSe的標準XRD峰,。
圖3：樣品的FE-SEM圖像:(a, b)單晶的表面和截面圖像,。插圖顯示了Cu, Se單晶的光學圖像。水淬Cu2-xSe的斷面圖像 (c) ,。內(nèi)部(d)和近表面(e)淬火Cu2-xSe塊的圖像,。(f) e圖中A區(qū)的放大圖像。
圖4：單晶和超快速成形Cu2-xSe塊體熱電輸運性質(zhì)的溫度依賴性：
（a） 電阻率（r）,，（b） 塞貝克系數(shù)（S）,，（c） 總熱導率（k），（d） 晶格熱導率（k L）,，（e） 功率因數(shù)（PF）,，以及（f） 熱電優(yōu)值（zT）。
【結(jié)論】
結(jié)果表明,，快速熔體淬火法能很好地制備出具有優(yōu)良TE性能的高密度Cu2-xSe塊材,，973k時zT<1.7，該方法也適用于其它類型的同熔TE材料,。值得注意的是,，由于熔體淬火只需少量的時間，因此可以顯著降低單位時間的制造成本,。我們也有提出了銅離子的立方晶對稱性和液態(tài)性,，使Cu2-xSe表現(xiàn)出*的TE性能。我們的研究結(jié)果為Cu2-xSe作為TE模塊中的優(yōu)良組分的商業(yè)化鋪平了道路,，也為尋找新的各向同性TE體系或進一步提高其他同成分熔融TE材料的性價比提供了指導。
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