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Nano-microstructural control of phonon engineering for thermoelectric energy harvesting

机译：声子工程的纳米微结构控制，用于热电能量收集

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摘要

Manipulating the thermal conductivity of solids is important for practical applications. Due to the fact that phonons in thermoelectric materials have longer mean free paths (MFPs) than electrons, strengthening phonon scattering to reduce lattice thermal conductivity (kappa(lat)) becomes the most straightforward and effective approach to enhance the thermoelectric figure of merit, ZT, which determines the maximum device efficiency. Phonons have a wide range of MFPs in semiconductors, and different dimensions of lattice defects can be targeted to scatter particular phonons with distinct relaxation times. Designing hierarchical nano-microstructures, spanning from point defects to volume defects, would be beneficial to achieve low kappa(lat) via a full spectrum of phonon scattering. Herein, we review the formation and underlying mechanisms for lattice defects and highlight the role of all-scale hierarchical nano-microstructure on phonon engineering. Existing challenges in simulations are also discussed.
机译：操纵固体的导热系数对于实际应用很重要。由于热电材料中的声子比电子具有更长的平均自由程（MFP），因此增强声子散射以降低晶格导热率（kappa（lat））成为提高热电性能因数ZT的最简单有效的方法，它决定了最大的设备效率。声子在半导体中具有广泛的MFP，并且可以针对不同尺寸的晶格缺陷将具有不同弛豫时间的特定声子散射。设计从点缺陷到体积缺陷的分层纳米微结构，将有利于通过声子散射的全光谱实现低kappa（lat）。在这里，我们审查晶格缺陷的形成和潜在机制，并强调了声子工程中所有尺度的分层纳米微观结构的作用。还讨论了模拟中的现有挑战。

著录项

  • 来源
    《MRS bulletin》 |2018年第3期|181-186|共6页
  • 作者

    Liu Zihang; Mao Jun; Liu Te-Huan; Chen Gang; Ren Zhifeng;

  • 作者单位

    Univ Houston, Dept Phys, Houston, TX 77004 USA;

    Univ Houston, Dept Mech Engn, Houston, TX 77004 USA;

    MIT, Dept Mech Engn, Cambridge, MA 02139 USA;

    MIT, Dept Mech Engn, Cambridge, MA 02139 USA;

    Univ Houston, Dept Phys, Houston, TX 77004 USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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