近日，深圳大学材料学院张朝华副教授在期刊《Advanced Energy Materials》（影响因子：29.368，中科院一区）上发表题为“Boron Strengthened GeTe-Based Alloys for Robust Thermoelectric Devices with High Output Power Density”的研究论文。张朝华副教授为论文的通讯作者，深圳大学白光远同学和德国亚琛工业大学余愿博士为论文的共同第一作者。深圳大学材料学院为第一完成单位。
该项工作在GeTe基合金中加入硼元素实现了热电性能和机械性能的共同提升，并与n型CoSb3方钴矿材料装配出具有高功率密度的热电器件。GeTe基合金凭借其自身高能带简并性和能带各向异性等优势，成为高ZT值热电材料之一，但是其机械强度较差、菱-立方相转变表现出的热膨胀系数突变及阻挡层材料未优化设计等缺点对热电器件的制造是不利的。硼元素的加入降低了界面势垒从而提高了载流子迁移率，使Ge0.84Pb0.1Sb0.06TeB0.07样品在773 K时达到了2.2的峰值ZT，同时在低温菱方相向高温立方相转变过程中显示出较低的热膨胀系数变化保证了器件良好的热稳定性。并且硼元素诱导的晶粒细化和弥散强化使Ge0.9Sb0.1TeB0.07样品的平均抗压强度和维氏硬度分别提高到了≈227 MPa和≈262 HV，改进的机械性能对器件制造和降低界面接触电阻是十分有利的。在ZT值增加和机械强度提升的协同作用下，热电器件在425 K温差下实现了≈1.76 Wcm-2的高输出功率密度，在477 K温差下实现了7.4%的能量转换效率。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.202102012
