研究成果

熱電材料硒化錫(SnSe)晶體之真正熱傳導係數

刊登日期:2016-11-08

2014 年美國西北大學 Zhao et al 等人於自然期刊發表了硒化錫晶體超低之熱傳導係數 , (<0.4 Wm-1K-1 at 923 K) 與很高的熱電優質參數 (ZT~2.6 at 923 K)。此一發現當時震驚了科學界, 因為優質係數 ZT=2.6 是熱電材料的世界紀錄 (雖然超晶格Bi2Te3-Sb2Te3 ZT=2.4), 但對純塊材而言ZT=1 就已經很了不起了。 ZT=2.6意味著此一材料具有極佳之熱電轉換效率 > 20%, 此一效率幾可與目前最好的太陽能電池相比擬。可惜的是世界上一直沒有一個研究團隊有辦法複製此一研究成果。
由中央研究院物理研究所陳洋元博士帶領的研究團隊,隨即長出硒化錫之單晶後,經過的精密的實驗量測後,我們發現在923 K ZT 僅有1 左右,此時 Dr.Rao 的團隊加入,我們仔細比對雙方之數據後,發現Zhao et al 等人的硒化錫之樣品並非真正之單晶,其密度(5.4 g/cm3)約只有真正單晶密度(6.2 g/cm3)的 87%。這說明了西北大學 Zhao et al 等人於自然期刊發表的結果並非真正硒化錫晶體應有之物理特性。發現美國西北大學 Zhao et al的硒化錫晶體有問題後我們將此一發現與我們完整之數據提報給Nature 期刊, 經過專家學者之審查後, 證明Zhao et al 的結果確實有問題於是將我們的發現呈現於今年11月3日的 自然期刊。於此一研究我們長出了世界第一個真正完美的SnSe 單晶, 也量測出此單晶之本徵熱傳導係數, 對了解目前最熱門之熱電材料-硒化錫之研究做出了重大之貢獻。

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期刊連結: http://www.nature.com/nature/journal/v539/n7627/full/nature19832.html

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