【材料系吳欣潔教授團隊】調節固溶相溶解度以增強熱電性能並提升銀硫族化物結構穩定性之研究獲選Small期刊封面

2025/7/1

　　銀基硫族化物材料具備優異的電子傳輸特性，使之在固態材料領域備受關注，然而其在高溫下的結構不穩定性，限制了實際應用，特別是Ag₂Te在相變後易產生銀晶鬚 (Silver whisker)，亦使電子元件線路短路，大幅縮短使用壽命與轉換效率。針對此問題，材料系吳欣潔教授團隊透過調控溶解度，達到抑制銀晶鬚並提升熱電性能的策略。第一作者－黃呂允涵博士班學生為研究主力，他在Ag_2.06Te中微量摻雜Ga元素，形成具穩定性的(Ag,Ga)固溶體，以取代高遷移率銀相，同時達到優化載子濃度及提升缺陷散射，成功將材料平均zT值(室溫至623 K)提升131%，並將其熱電轉換效率提升至2.3%。Ga-Ag_2.06Te熱電裝置於長時間高溫測試後，仍維持其穩定性、無明顯銀晶鬚生成。由本研究成果可知，類液態特性材料(liquid-like)有潛力應用作為高效能熱電材料。

 

材料系吳欣潔教授團隊研究獲選Small期刊封面。

 

Scanning electron microscopy (SEM) images showcasing the morphological characteristics of silver whiskers. (a) and (b) present SEM images depicting the intricate structures of silver whiskers at different magnifications. (c-e) Colored SEM images of the Ag_2.06Te alloy, with the Ag₂Te phase colored green and the Ag phase pink.

 

The G1.5 sample single-leg conversion efficiency measurement result. (a) conversion efficiency 𝜂 of Ag_2.06Te and G1.5 single leg as the function of ΔT (b) photograph of G1.5 sample before and after 523 K heating, (c) photograph of Ag_2.06Te sample before and after 523 K heating.