北京航空航天大學(xué)趙立東利用硒化錫獨(dú)有的特殊電子能帶結(jié)構(gòu)和多谷效應(yīng)，可以將其在300K~773K寬溫區(qū)范圍內(nèi)的熱電性能大幅提高，從而使硒化錫在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用邁出了關(guān)鍵一步。相關(guān)成果11月26日發(fā)表于《科學(xué)》。

熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)是一種利用半導(dǎo)體材料直接將熱能與電能進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換的技術(shù)。該技術(shù)憑借系統(tǒng)體積小、可靠性高、不排放污染物質(zhì)、適用溫度范圍廣等特點(diǎn)被廣泛關(guān)注。然而，研發(fā)一種理想的熱電能源材料，使之同時(shí)具備性能優(yōu)異、儲(chǔ)量豐富且環(huán)境友好等條件要素，是一項(xiàng)難題。

由于硒化錫在300K~773K溫度范圍內(nèi)ZT值很低，限制了其這一溫度區(qū)間的使用。趙立東認(rèn)為，整體提高硒化錫的熱電優(yōu)值ZT的思路，只能是提高硒化錫的導(dǎo)電性和溫差電動(dòng)勢(shì)，以求獲得該溫度范圍內(nèi)較高的電傳輸性能。他認(rèn)識(shí)到，利用能帶結(jié)構(gòu)是調(diào)控?zé)犭姴牧系膶?dǎo)電性和溫差電動(dòng)勢(shì)的有效方法。當(dāng)費(fèi)米能級(jí)已經(jīng)進(jìn)入4價(jià)帶甚至接近5和6價(jià)帶，就可實(shí)現(xiàn)多個(gè)價(jià)帶同時(shí)參與電傳輸。

通過(guò)移動(dòng)費(fèi)米能級(jí)的方法，不但可以保持相對(duì)較高的載流子遷移率，還使得溫差電動(dòng)勢(shì)提高了5倍，讓硒化錫材料在整個(gè)溫度區(qū)間的熱電優(yōu)值ZT得到大幅提升?；诖?，研究人員表示，開(kāi)發(fā)一種性能優(yōu)異、儲(chǔ)量豐富而且環(huán)境友好的熱電能源材料已成為可能。