Thermoelectric materials are attractive in various applications for their ability to convert temperature differences to electrical power via simple electrical junctions with no moving parts. In recent years, particular attention has been paid to thermoelectric materials beyond the usual semiconducting compounds (like $Bi_2Te_3$) in hopes of creating thermoelectric generators that are inexpensive, flexible, and require no rare or toxic elements. 2D materials such as graphene or black phosphorus (BP) could be an ideal solution, and numerous theoretical works have espoused their potential, but so far experimental works have failed to achieve the high performance or scalability needed for practical applications. In this thesis, several research strategies are proposed to solve the current issues of 2D materials in thermoelectric applications through improved exfoliation techniques. These include the production of low-cost BP composite thermoelectric films, synthesis of high-performance n-type graphene, and finally synthesis of p-type graphene to eventually produce all-graphene thermoelectric devise. These results open new avenues of research into 2D materials and represent important progress for the eventual applicability of these materials in real thermoelectric applications.
열전기 물질들은 동작 부품이 없는 단순 전기 통로를 통해 온도차를 전력으로 변환하는 그들의 능력 덕분에 다양한 용도로 쓰이기에 매력적이다. 최근 몇 년 사이에 열전기 물질들은 저렴하고, 유동적이며 희소하거나 유독한 성분을 필요로 하지 않는 열전기 발전기를 만들 것이라는 희망 아래 보통의 반도체 복합물(Bi2Te3와 같은) 이상으로 특정한 주목을 끌었다. 그래핀이나 흑린과 같은 2D 물질들은 이상적인 해결책이 될 수 있으며, 수많은 이론적인 작업들이 그들의 잠재력을 지지하여 왔으나, 지금까지 실용적 활용에 필요한 높은 성과나 확장성을 얻기 위한 실험들은 실패해왔다. 이론적으로 개선된 박리 기술들을 통한 2D 물질들의 열전기 활용에 대한 최근의 이슈들을 해결하기 위한 몇몇 연구 전략들이 제안되었다. 이 전략들은 흑린 복합 열전기 박막체, 고성능 n형 그래핀 합성물, 그리고 전그래핀 열전기 기구를 생산하는 p형 그래핀 합성물을 포함한다. 이 결과들은 2D 물질들이 대한 연구의 새로운 방향을 열었으며, 이러한 물질들의 최종의 열전기 적용 가능성을 위한 중요한 발전을 의미한다.
