本網(wǎng)訊 近日,，我校物理與電子科學(xué)學(xué)院張雄博士在熱電領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,，研究成果發(fā)表在Acta Materialia上。Acta Materialia主要刊載關(guān)于材料科學(xué)的研究成果,，涵蓋金屬,、陶瓷、聚合物,、復(fù)合材料等多個領(lǐng)域,，是材料科學(xué)領(lǐng)域的國際權(quán)威期刊和中科院一區(qū)Top期刊。該研究成果得到了國家自然科學(xué)基金（52271202, 52125103, 52371212）,、湖北省自然科學(xué)基金（2023AFB924）和中央高?；A(chǔ)研究基金（2024IAIS-ZX002）的資助，并受到光電轉(zhuǎn)換材料與器件湖北省重點實驗室平臺和重慶大學(xué)分析測試中心支持,。

基于半導(dǎo)體熱電材料的熱電技術(shù)在熱電發(fā)電和主動制冷方面具有廣泛的應(yīng)用前景,。如何大幅度優(yōu)化p型Mg₃Sb₂基材料的熱電性能是熱電領(lǐng)域面臨的重要難題。本研究采用能帶工程與熵工程協(xié)同策略實現(xiàn)了p型Mg₃Sb₂基熱電材料性能的大幅度提升,。通過引入50%的YbZn₂Sb₂,，實現(xiàn)了能帶結(jié)構(gòu)優(yōu)化，有效降低了晶體場分裂能,，同時提高了載流子濃度和遷移率,，使功率因子得到顯著增加,。在此基礎(chǔ)上，采用熵工程,，利用Cd合金化調(diào)控構(gòu)型熵值,，使(Mg_3.1Sb₂)_0.5(YbZn_2-xCd_xSb₂)_0.5樣品的晶格熱導(dǎo)率得到明顯降低。進(jìn)一步通過精準(zhǔn)的Ag摻雜調(diào)控空穴濃度,，在773 K下獲得10.3 μW cm^-1 K^-2的高功率因子,。最終，優(yōu)化后的材料(Mg_3.07Ag_0.03Sb₂)_0.5(YbZn_1.2Cd_0.8Sb₂)_0.5在773 K下獲得1.34的高zT值,，并在323 K-773 K范圍內(nèi)獲得0.77的高平均zT值,。該研究為高性能p型Mg₃Sb₂基熱電材料設(shè)計提供了一種切實可行的性能優(yōu)化策略,。

研究成果將于2025年5月發(fā)表在Acta Materialia上,，我校物理與電子科學(xué)學(xué)院張雄博士為論文第一作者，湖北師范大學(xué)為第一單位,，重慶大學(xué)韓廣教授和王國玉教授為通訊作者,。

論文信息：Xiong Zhang, Haoling Luo, Xiaoliang Cao, Guang Han, Hong Wu, Yu Zhang, Bin Zhang, Guoyu Wang, Xiaoyuan Zhou, Achieving excellent thermoelectric performance in p-type Mg₃Sb₂-based Zintl materials via synergistic band engineering and entropy engineering, Acta Materialia, 2025, 289, 120933。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2025.120933.