Abstract In developing thermoelectric generators, optimizing interfaces between thermoelectric materials and contacting electrodes is a crucial step. Among the tested electrodes for Mg2(Si,Sn)-based generators, Ag shows good adhesion, controllable interfaces and low electrical contact resistances. However, it induces unexpected changes in the Seebeck coefficient of n-type samples, while no change is observed in p-type. In order to understand said behavior, contacting results for Bi-doped Mg2Si, Mg2Sn and Mg2Si1-xSnx with Ag are compared with predictions based on defect formation energies obtained within hybrid-density functional theory (DFT). A qualitative description of the Ag diffusion mechanism in Mg2X is also introduced. Calculation results show that Ag-induced defects have sufficiently low formation energies to influence charge carrier concentrations, particularly Ag substitution on the Mg site (AgMg). AgMg acts as an acceptor and causes a counter-doping effect by compensating the electrons provided by Bi. However, in Li-doped p-type, as Li-defects have the lowest formation energies, a negligible charge carrier concentration change is predicted, which fits with experimental observations. Concerning solid solutions, interpolation from the binaries predicts a similar behavior, which also meets experimental findings. Therefore, this work not only establishes the calculation method and explains the observed effect, but also proves the importance of defects in selecting contacting electrodes.

中文翻译：

---

点缺陷与接触电极选择的相关性：以Ag为例，用于Mg2(Si,Sn)基热电发电机

摘要 在开发热电发电机时，优化热电材料与接触电极之间的界面是至关重要的一步。在用于 Mg2(Si,Sn) 基发电机的测试电极中，Ag 显示出良好的附着力、可控的界面和低接触电阻。然而，它会导致 n 型样品的塞贝克系数发生意外变化，而 p 型样品没有观察到变化。为了理解所述行为，将掺杂 Bi 的 Mg2Si、Mg2Sn 和 Mg2Si1-xSnx 与 Ag 的接触结果与基于在混合密度泛函理论 (DFT) 中获得的缺陷形成能量的预测进行比较。还介绍了 Mg2X 中 Ag 扩散机制的定性描述。计算结果表明，Ag 诱导的缺陷具有足够低的形成能来影响电荷载流子浓度，特别是 Mg 位点 (AgMg) 上的 Ag 取代。AgMg 充当受体并通过补偿 Bi 提供的电子产生反掺杂效应。然而，在掺杂锂的 p 型中，由于锂缺陷具有最低的形成能，预计电荷载流子浓度变化可以忽略不计，这与实验观察相符。关于固体解，二进制的插值预测了类似的行为，这也符合实验结果。因此，这项工作不仅建立了计算方法并解释了观察到的效果，而且证明了选择接触电极时缺陷的重要性。AgMg 充当受体并通过补偿 Bi 提供的电子产生反掺杂效应。然而，在掺杂锂的 p 型中，由于锂缺陷具有最低的形成能，预计电荷载流子浓度变化可以忽略不计，这与实验观察相符。关于固体解，二进制的插值预测了类似的行为，这也符合实验结果。因此，这项工作不仅建立了计算方法并解释了观察到的效果，而且证明了选择接触电极时缺陷的重要性。AgMg 充当受体并通过补偿 Bi 提供的电子产生反掺杂效应。然而，在掺杂锂的 p 型中，由于锂缺陷具有最低的形成能，预计电荷载流子浓度变化可以忽略不计，这与实验观察相符。关于固体解，二进制的插值预测了类似的行为，这也符合实验结果。因此，这项工作不仅建立了计算方法并解释了观察到的效果，而且证明了选择接触电极时缺陷的重要性。符合实验观察。关于固体解，二进制的插值预测了类似的行为，这也符合实验结果。因此，这项工作不仅建立了计算方法并解释了观察到的效果，而且证明了选择接触电极时缺陷的重要性。符合实验观察。关于固体解，二进制的插值预测了类似的行为，这也符合实验结果。因此，这项工作不仅建立了计算方法并解释了观察到的效果，而且证明了选择接触电极时缺陷的重要性。