Denken wie ein Chemiker: Thermoelektrika intuitiv

Abstract Effiziente thermoelektrische Materialien werden durch ein Zusammenspiel von stark voneinander abhangenden Transporteigenschaften erreicht. Um diese wissentlich zu beeinflussen, wird ein tieferes Verstandnis der Chemie und Physik in Festkorpern benotigt. Auf der Grundlage von Molekulorbitaldiagrammen, der “Tight‐Binding”‐Methode und dem klassischem Verstandnis von Bindungsstarken betrachten wir das gezielte Design thermoelektrischer Materialien. Hierbei werden Parameter wie Elektronegativitat, Bandbreite, Orbitaluberlappung sowie Bindungsenergie und ‐lange herangezogen, um Trends der elektronischen Eigenschaften wie Grose und Temperaturabhangigkeit von Bandlucken, effektive Masse der Ladungstrager sowie Bandentartung und Bandkonvergenz zu erklaren. Gitterwarmeleitfahigkeiten werden in Bezug auf die Kristallstruktur und Bindungsstarke behandelt, um den Einfluss von Bindungslangen zu verdeutlichen. Wir zeigen, wie Symmetrie und Starke von Bindungen den Transport von Elektronen und Phononen beeinflussen und wie gezielte Strategien zu Veranderungen und zur Verbesserung thermoelektrischer Effizienz fuhren konnen.