Thermal Stability and Mechanical Response of Bi2Te3-Based Materials for Thermoelectric Applications
Source abstract
Abstract
Bi2Te3-based materials are among the most mature thermoelectric materials and have found wide near-room-temperature applications in power generation and spot cooling. Their practical applications often involve complicated service conditions, such as prolonged and large temperature gradients, clamping forces, and vibrational stresses. Thus, it is important to investigate the thermal stability and mechanical response of Bi2Te3-based materials. In this review, we summarize the recent advances in the service performances of Bi2Te3-based materials. The thermal stabilities of both n- and p-type Bi2Te3-based materials are discussed when exposed to repetitive thermal loading, or fixed operational temperatures in vacuum or ambient atmosphere. Then, the mechanical responses of Bi2Te3-based materials are overviewed, including the quasi-static mechanical strength, compressive fatigue, and creep behavior. Lastly, the current concerns and future development of Bi2Te3-based materials are outlined.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline
Research context
OpenAlex topics: Advanced Thermoelectric Materials and Devices · Thermal properties of materials · Thermal Expansion and Ionic Conductivity
SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.
Affiliations
Key Laboratory of Optoelectronic Chemical Materials and Devices, Ministry of Education, Jianghan University, Wuhan 430056, China
School of Materials Science and Engineering, Nanyang Technological University, 50 Nanyang Avenue, 639798, Singapore
Funding
National Natural Science Foundation of China · Singapore MOE AcRF Tier 2 · Singapore A*STAR Pharos Program SERC
References (100+)
Show source-provided references
1. 10.1002/adem.20150033310.1002/adem.201500333 ↗
2. 10.1126/science.aak999710.1126/science.aak9997 ↗
3. 10.1016/j.intermet.2015.08.00910.1016/j.intermet.2015.08.009 ↗
4. 10.1039/C5TC01781E10.1039/C5TC01781E ↗
5. 10.1063/1.492845910.1063/1.4928459 ↗
6. 10.1063/1.496057310.1063/1.4960573 ↗
7. 10.1007/s11664-013-2930-310.1007/s11664-013-2930-3 ↗
8. 10.1016/j.energy.2019.07.17910.1016/j.energy.2019.07.179 ↗
9. 10.1002/adfm.20130014610.1002/adfm.201300146 ↗
10. 10.1002/adfm.20180361710.1002/adfm.201803617 ↗
11. 10.1021/acsaem.9b0120710.1021/acsaem.9b01207 ↗
12. 10.1002/aenm.20140139110.1002/aenm.201401391 ↗
13. 10.1039/C5TA00470E10.1039/C5TA00470E ↗
14. 10.1038/nmat321310.1038/nmat3213 ↗
15. 10.1038/s41560-017-0071-210.1038/s41560-017-0071-2 ↗
16. 10.1039/C9EE02044F10.1039/C9EE02044F ↗
17. 10.1021/acsaem.9b0017810.1021/acsaem.9b00178 ↗
18. 10.1016/j.nanoen.2015.05.03210.1016/j.nanoen.2015.05.032 ↗
19. 10.1016/j.intermet.2016.01.01010.1016/j.intermet.2016.01.010 ↗
20. 10.1016/j.actamat.2017.01.03010.1016/j.actamat.2017.01.030 ↗
21. 10.1002/advs.20160000410.1002/advs.201600004 ↗
22. 10.1016/j.rser.2017.10.11210.1016/j.rser.2017.10.112 ↗
23. 10.1016/j.pnsc.2012.11.01110.1016/j.pnsc.2012.11.011 ↗
24. 10.1007/s11431-017-9058-810.1007/s11431-017-9058-8 ↗
25. 10.1080/09506608.2016.118307510.1080/09506608.2016.1183075 ↗
26. 10.1002/adma.20160201310.1002/adma.201602013 ↗
27. 10.1098/rsta.2018.045010.1098/rsta.2018.0450 ↗
28. 10.1007/s11664-012-2366-110.1007/s11664-012-2366-1 ↗
29. 10.1016/j.energy.2019.02.01410.1016/j.energy.2019.02.014 ↗
30. Guttmann G. M. · 2018
31. 10.1016/j.jallcom.2013.03.19010.1016/j.jallcom.2013.03.190 ↗
32. 10.1007/s10853-018-2211-x10.1007/s10853-018-2211-x ↗
33. 10.1007/s11664-012-2083-910.1007/s11664-012-2083-9 ↗
34. 10.1007/s11664-018-6290-x10.1007/s11664-018-6290-x ↗
35. 10.3390/ma1006061710.3390/ma10060617 ↗
36. 10.1088/2053-1591/aaf59510.1088/2053-1591/aaf595 ↗
37. 10.1016/j.jallcom.2016.09.14310.1016/j.jallcom.2016.09.143 ↗
38. 10.1007/s10854-017-7466-510.1007/s10854-017-7466-5 ↗
39. 10.1063/1.309702610.1063/1.3097026 ↗
40. 10.1016/j.solidstatesciences.2007.10.02210.1016/j.solidstatesciences.2007.10.022 ↗
41. 10.1016/j.jallcom.2007.01.01510.1016/j.jallcom.2007.01.015 ↗
42. 10.1016/j.jallcom.2007.12.06310.1016/j.jallcom.2007.12.063 ↗
43. 10.1016/0079-6425(93)90004-510.1016/0079-6425(93)90004-5 ↗
44. 10.1111/j.1551-2916.2005.00284.x10.1111/j.1551-2916.2005.00284.x ↗
45. 10.1021/acs.nanolett.6b0111610.1021/acs.nanolett.6b01116 ↗
46. 10.1021/cm503157410.1021/cm5031574 ↗
47. 10.1016/j.joule.2019.01.00110.1016/j.joule.2019.01.001 ↗
48. 10.1143/JJAP.46.503310.1143/JJAP.46.5033 ↗
49. 10.1063/1.486831710.1063/1.4868317 ↗
50. 10.1142/S179360471340008010.1142/S1793604713400080 ↗
51. 10.1021/la061275g10.1021/la061275g ↗
52. 10.1021/am900148d10.1021/am900148d ↗
53. 10.1063/1.503067410.1063/1.5030674 ↗
54. 10.1063/1.508181810.1063/1.5081818 ↗
55. 10.1088/1361-648X/aa945f10.1088/1361-648X/aa945f ↗
56. 10.1557/jmr.2012.33510.1557/jmr.2012.335 ↗
57. 10.1039/C7SE00136C10.1039/C7SE00136C ↗
58. 10.1073/pnas.111555510910.1073/pnas.1115555109 ↗
59. 10.1016/j.matlet.2018.07.11910.1016/j.matlet.2018.07.119 ↗
60. 10.1557/jmr.2013.9910.1557/jmr.2013.99 ↗
61. 10.1016/j.nanoen.2017.04.01810.1016/j.nanoen.2017.04.018 ↗
62. 10.1007/s10853-013-7421-710.1007/s10853-013-7421-7 ↗
63. 10.1016/j.matchemphys.2012.03.10010.1016/j.matchemphys.2012.03.100 ↗
64. 10.1007/s11664-012-2254-810.1007/s11664-012-2254-8 ↗
65. Wereszczak A. A. · 2010 · 131
66. Case E. D. · 2012 · 1
67. 10.1007/s11664-009-0988-810.1007/s11664-009-0988-8 ↗
68. Barako, M. T.; Woosung, P.; Marconnet, A. M.; Asheghi, M.; Goodson, K. E. A reliability study with infrared imaging of thermoelectric modules under thermal cycling, 13th InterSociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems, 2012; pp 86–92.10.1109/ITHERM.2012.6231417 ↗
69. 10.1021/acsami.7b1231310.1021/acsami.7b12313 ↗
70. 10.1016/j.jmat.2019.04.00410.1016/j.jmat.2019.04.004 ↗
71. 10.1134/S0018151X1103014X10.1134/S0018151X1103014X ↗
72. 10.1063/1.367219810.1063/1.3672198 ↗
73. 10.1016/j.jallcom.2010.09.01410.1016/j.jallcom.2010.09.014 ↗
74. 10.1016/j.energy.2019.11622610.1016/j.energy.2019.116226 ↗
75. 10.1016/j.compositesb.2018.11.12010.1016/j.compositesb.2018.11.120 ↗
76. 10.1016/j.applthermaleng.2017.03.04710.1016/j.applthermaleng.2017.03.047 ↗
77. 10.1007/s11664-009-1049-z10.1007/s11664-009-1049-z ↗
78. Wereszczak A. A. · 201510.2172/1187907 ↗
79. 10.1016/j.mseb.2015.03.01110.1016/j.mseb.2015.03.011 ↗
80. 10.1016/j.actamat.2014.10.06210.1016/j.actamat.2014.10.062 ↗
81. 10.1016/j.mssp.2018.07.01910.1016/j.mssp.2018.07.019 ↗
82. 10.1039/C9TA01962F10.1039/C9TA01962F ↗
83. 10.1007/s11664-017-5934-610.1007/s11664-017-5934-6 ↗
84. 10.1063/1.483470010.1063/1.4834700 ↗
85. 10.1080/0950083060096272010.1080/09500830600962720 ↗
86. 10.1166/sam.2011.118510.1166/sam.2011.1185 ↗
87. 10.1063/1.495317310.1063/1.4953173 ↗
88. 10.1007/s11664-012-1950-810.1007/s11664-012-1950-8 ↗
89. 10.1039/C7EE02677C10.1039/C7EE02677C ↗
90. 10.1002/pssa.20153204510.1002/pssa.201532045 ↗
91. 10.1007/s11664-013-2938-810.1007/s11664-013-2938-8 ↗
92. Huang, B.; Zhai, P. C.; Liu, L. S. Molecular Dynamics Study on Shear Property of Single-Crystal Bi2Te3; Materials Science Forum, Trans Tech Publ: 2014; pp 198–204.10.4028/www.scientific.net/MSF.787.198 ↗
93. 10.1103/PhysRevLett.119.08550110.1103/PhysRevLett.119.085501 ↗
94. 10.1007/BF0055243910.1007/BF00552439 ↗
95. 10.1111/j.1151-2916.1979.tb12730.x10.1111/j.1151-2916.1979.tb12730.x ↗
96. 10.1016/j.jallcom.2007.01.08610.1016/j.jallcom.2007.01.086 ↗
97. 10.1016/j.mseb.2010.02.02610.1016/j.mseb.2010.02.026 ↗
98. 10.1007/s10853-013-7794-710.1007/s10853-013-7794-7 ↗
99. 10.1007/s11664-014-3077-610.1007/s11664-014-3077-6 ↗
100. 10.1111/j.1551-2916.2006.01482.x10.1111/j.1551-2916.2006.01482.x ↗