北京航空航天大學趙立東利用硒化錫獨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》。

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，使之同時具備性能優(yōu)異、儲量豐富且環(huán)境友好等條件要素，是一項難題。

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)電性和溫差電動勢，以求獲得該溫度范圍內(nèi)較高的電傳輸性能。他認識到，利用能帶結(jié)構(gòu)是調(diào)控熱電材料的導(dǎo)電性和溫差電動勢的有效方法。當費米能級已經(jīng)進入4價帶甚至接近5和6價帶，就可實現(xiàn)多個價帶同時參與電傳輸。

通過移動費米能級的方法，不但可以保持相對較高的載流子遷移率，還使得溫差電動勢提高了5倍，讓硒化錫材料在整個溫度區(qū)間的熱電優(yōu)值ZT得到大幅提升?；诖耍芯咳藛T表示，開發(fā)一種性能優(yōu)異、儲量豐富而且環(huán)境友好的熱電能源材料已成為可能。