本網訊 近日，我校物理與電子科學學院張雄博士在熱電領域取得重要進展，研究成果發(fā)表在Acta Materialia上。Acta Materialia主要刊載關于材料科學的研究成果，涵蓋金屬、陶瓷、聚合物、復合材料等多個領域，是材料科學領域的國際權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基金（52271202, 52125103, 52371212）、湖北省自然科學基金（2023AFB924）和中央高校基礎研究基金（2024IAIS-ZX002）的資助，并受到光電轉換材料與器件湖北省重點實驗室平臺和重慶大學分析測試中心支持。

基于半導體熱電材料的熱電技術在熱電發(fā)電和主動制冷方面具有廣泛的應用前景。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，實現了能帶結構優(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。在此基礎上，采用熵工程，利用Cd合金化調控構型熵值，使(Mg_3.1Sb₂)_0.5(YbZn_2-xCd_xSb₂)_0.5樣品的晶格熱導率得到明顯降低。進一步通過精準的Ag摻雜調控空穴濃度，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學院張雄博士為論文第一作者，湖北師范大學為第一單位，重慶大學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.