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凝聚态

热电材料中的高载流子迁移率实现策略

【凝聚态物理-6163银河线路检测中心论坛 2025年第30期(总641期)】


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主讲人: 周小元 教授 重庆大学
地点: 物理大楼中212报告厅
时间: 2025年12月25日(周四)下午3:00-4:30
主持 联系人: 许福军 fjxu @pku.edu.cn
主讲人简介: 周小元,重庆大学教授,国家杰出青年基金项目获得者,重庆大学分析测试中心主任,明月湖实验室副主任,重庆储能材料与装备研究院副院长,重庆大学量子材料与器件研究中心副主任,主持国家重点研发计划项目。担任中国材料学会、中国分析测试协会等多个学术组织分会副理事长/常务理事。担任Sci. China Mater.、Small、Rare Metals及J. Anal. Test.期刊编委。长期从事低维新能源材料的电、声输运关键科学问题研究,带领团队在高性能热电材料的可控生长、性能优化与器件开发、新型光电催化材料、新型镁二次电池材料等方面取得突破。近五年以第一/通讯作者发表SCI论文200余篇,包括Nat. Commun.、Energy Environ. Sci.、Adv. Mater.等著名学术期刊。获重庆市自然科学一等奖、国际热电学会青年科学家奖、“全国巾帼建功标兵”、重庆市“最美科技工作者”等荣誉称号。

摘要 (Abstract) 热电材料可以实现全固态下热能和电能的相互转化,在废热回收,固态制冷,精确温控等领域应用前景广阔。重庆大学热电研究团队围绕载流子在热电材料中受到若干不同散射而迁移率下降的关键问题,提出了高效掺杂方案定制,高质量单晶生长,本征弱电声耦合能带设计,有序孪晶界构筑等优化策略,实现从微观结  构到电子结构层面对载流子输运的调控。

本次报告包括四方面内容:1)在热电材料中引入极少量助稳原子稳定高价态阳离子,降低掺杂原子对载流子的散射,实现迁移率和电学性能的大幅提升;(2)宏量制备了具有二维晶体结构特征的高质量单晶,保持材料本征低热导率并提高了电子的迁移能力,获得创纪录值的热电转化效率;(3)开发了一系列具有特殊平面蜂窝结构的电子结构低维化材料,利用二维材料水平镜面对称特性,弱化电声耦合,实现了高电子迁移率和高热电性能;(4)构筑了具有有序孪晶界的热电材料,利用纳米孪晶对电子和声子选择性散射特征,保持了电子迁移率,大幅提升热电性能。