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近日,哈尔滨华体官方网页版大学材料科学与工程学院隋解和教授团队在热电材料超价键掺杂与热电性能优化方面取得重要进展,相关成果以《超价键材料掺杂策略提升热电性能》为题发表在《自然通讯》(Nature Communications)上。该研究为超价键材料的掺杂设计和性能优化提供了新思路。
以超价键结合的材料在热电、相变和光电等领域展现出独特的性质,具有广阔的应用前景。超价键材料的性能优化主要通过掺杂调控,然而掺杂元素在基体中的固溶度不同,是形成固溶体还是第二相难以预测和设计,阻碍了性能优化。隋解和教授团队研究发现超价键材料间掺杂固溶度高,易形成固溶体;与其他化学键材料掺杂固溶度低,易析出第二相。以超价键热电材料GeTe为例,超价键PbS掺杂GeTe时,S的固溶度超过5%;而共价键GeS和SnS掺杂GeTe时,S的固溶度低于1%。超价键掺杂提高S的固溶度,增强点缺陷散射,降低晶格热导率,提升热电性能。