Lösungsprozessiertes, oberflächentechnisch hergestelltes, polykristallines CdSe-SnSe mit geringer Wärmeleitfähigkeit

In den letzten Jahren haben Lösungsprozesse als kostengünstige und skalierbare Methode zur Herstellung von thermoelektrischen Hochleistungsmaterialien erheblich an Bedeutung gewonnen. Der Prozess umfasst eine Reihe kritischer Schritte: Synthese, Reinigung, thermische Behandlung und Konsolidierung, die jeweils eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung von Leistung, Stabilität und Reproduzierbarkeit spielen. Wir haben festgestellt, dass in den meisten veröffentlichten Arbeiten ein Bedarf an umfassenderen Details für jeden der beschriebenen Schritte besteht. In Anbetracht der Bedeutung detaillierter Syntheseprotokolle beschreiben wir hier den Ansatz, der zur Synthese und Charakterisierung eines der leistungsstärksten polykristallinen p-Typ-SnSe verwendet wird. Insbesondere berichten wir über die Synthese von SnSe-Partikeln in Wasser und die anschließende Oberflächenbehandlung mit CdSe-Molekülkomplexen, die bei der Konsolidierung CdSe-SnSe-Nanokomposite ergibt. Darüber hinaus hemmt die Oberflächenbehandlung das Kornwachstum durch Zenner-Pinning von Sekundärphasen-CdSe-Nanopartikeln und fördert die Defektbildung auf verschiedenen Längenskalen. Die erhöhte Komplexität in der CdSe-SnSe-Nanokomposit-Mikrostruktur im Vergleich zu SnSe fördert die Phononenstreuung und reduziert dadurch die Wärmeleitfähigkeit erheblich. Eine solche Oberflächentechnik bietet in der Lösungsverarbeitung die Möglichkeit, Defekte einzubringen und zu kontrollieren, wodurch die Transporteigenschaften optimiert und eine hohe thermoelektrische Gütezahl erreicht werden können.