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Effective dopants in p-type elementary Te thermoelectrics

机译：p型基本Te热电学中的有效掺杂剂

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Elementary Te is predicted to be a high-performance thermoelectric material through theoretical calculation, and the experimental results have confirmed this prediction through optimizing carrier concentrations. In this work, we investigate the thermoelectric transport properties in undoped Te at 300–673 K, revealing a low thermal conductivity ～1.8 W m?1 K?1 at room temperature and a ZT ～ 0.2 at 653 K. To further improve the thermoelectric performance in the Te system, we choose Sn, Pb, Bi, and Sb as dopants in Te. We find Bi and Sb can effectively enhance the electrical conductivity by two orders, from ～2 S cm?1 in undoped Te to ～300 S cm?1 and ～550 S cm?1 at 300 K in Bi-doped and Sb-doped samples respectively. Meanwhile, these dopants can simultaneously significantly suppress the lattice thermal conductivity, decreasing from 1.22 W m?1 K?1 in undoped Te to 0.68 W m?1 K?1 and 0.73 W m?1 K?1 at 673 K in Bi-doped and Sb-doped samples, respectively. Maximum ZT values of ～0.8 in Te0.9925Bi0.0075 and ～1.1 in Te0.985Sb0.015 at 673 K can be achieved. The results indicate that Sb is an effective dopant in the Te system.
机译：通过理论计算，可以预测元素Te是一种高性能的热电材料，实验结果通过优化载流子浓度已证实了这一预测。在这项工作中，我们研究了未掺杂的Te在300–673 K时的热电输运性质，显示出低导热系数〜1.8 W m ？1 K ？1 ，在653 K下 ZT 〜0.2。为了进一步提高Te系统的热电性能，我们选择Sn，Pb，Bi和锑作为Te中的掺杂剂。我们发现Bi和Sb可以有效地将电导率提高两个数量级，从未掺杂Te中的〜2 S cm ？1 到〜300 S cm Bi掺杂和Sb掺杂样品中300 K时的？1 和〜550 S cm ？1 。同时，这些掺杂剂可同时显着抑制晶格热导率，从1.22 W m ？1 K ？1 在未掺杂的Te中达到0.68 W m ？1 K ？1 和0.73 W m K ？1 。 Te 0.9925 Bi 0.0075 的最大 ZT 值约为0.8，而Te 0.9925 Bi 0.0075 的最大值在673 K时可以获得Te 0.985 Sb 0.015 。结果表明，Sb在Te体系中是有效的掺杂剂。

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