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2022年7月8日，南方科技大学物理系讲席教授何佳清团队在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为“具有高热电性能和高发电效率的高熵碲化锗基热电材料”（High figure-of-merit and power generation in high-entropy GeTe-based thermoelectrics）的高熵热电材料研究论文。何佳清团队研究副教授江彬彬（现为电子科技大学研究员）和研究助理教授王戊为本论文的共同第一作者，何佳清为本论文的唯一通讯作者，合作者包括南科大物理系副教授黄明远课题组。南科大是论文第一单位，合作单位包括电子科技大学。
热电材料能够实现热能与电能之间的直接转换，由热电材料做成的器件具有设备构造简单、服役稳定性高、对热源要求低等特点，在低品质环境废热的回收利用领域展现出了无可替代的优势，具有极大的应用前景。然而，由于当前热电材料性能较低，导致其能量转换效率难以满足需求，这在很大程度上限制了热电技术的商业化应用。热电材料的性能直接由无量纲热电优值zT = S2σT/(κe+κL)来决定，高性能热电材料需要具有高的电导率、大的塞贝克系数以及低的热导率，然而，由于这几个材料本征参数之间相互耦合，在对某一个参数进行优化时必须兼顾其他性能参数的恶化问题，因此，协同调控热电材料的本征参数以实现热电性能的提升成为热电领域中的一个巨大挑战。2021年2月19号（Science,371,830-834,2021)，何佳清团队将高熵稳定的策略用于协同调控材料的电、热传输性能，并成功应用于n型硒化铅基热电材料，通过解耦电热传输机制实现了热电性能的大幅提升。
在本工作中，研究团队进一步将这一优化策略扩展应用到p型碲化锗基热电材料中。在由高熵稳定获得的极低晶格热导率基础上，通过调控电子局域化程度，避免了无序引入对电子传输的影响，从而使高熵碲化锗基材料的电性能得到了显著提升。这种电性能和热性能的协同优化,极大地提高了材料的热电优值，同时还实现了极高的器件转换效率，有利于高熵稳定概念在高性能热电材料开发中的应用。
以上研究获得了国家自然科学基金、广东省领军人才计划、粤港澳光热电能源材料与器件联合实验室、深圳市科技创新委员会的资助，同时得到了南科大校长亮点项目的大力支持。
本文来源：南方科技大学.

转自：科研交流

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