中化新網(wǎng)訊 12月18日，北京航空航天大學(xué)趙立東教授團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》發(fā)表題為“拓寬硒化錫Cmcm相的溫度穩(wěn)定區(qū)間以實(shí)現(xiàn)優(yōu)異熱電性能”的研究論文，在熱電材料及器件研究領(lǐng)域取得關(guān)鍵進(jìn)展。這是該團(tuán)隊(duì)2025年發(fā)表的第3篇《科學(xué)》論文?！犊茖W(xué)》編輯評(píng)價(jià)指出，增加Cmcm相中鉛含量可在更低溫度實(shí)現(xiàn)高熱電性能，23%的鉛合金化能降低相變溫度并提升載流子遷移率。

能源作為人類社會(huì)生存發(fā)展的重要基礎(chǔ)，使用過(guò)程中超過(guò)50%的能量以廢熱形式浪費(fèi)。熱電技術(shù)可實(shí)現(xiàn)熱能與電能直接轉(zhuǎn)換。基于塞貝克效應(yīng)的溫差發(fā)電和珀?duì)柼?yīng)的熱電制冷，在深空探測(cè)電源、集成電路熱管理等關(guān)鍵領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。

熱電材料轉(zhuǎn)換效率由無(wú)量綱熱電優(yōu)值（ZT）決定，需同時(shí)具備大塞貝克系數(shù)、高電導(dǎo)率和低熱導(dǎo)率，但三者的復(fù)雜耦合關(guān)系限制了ZT值的提升。趙立東團(tuán)隊(duì)此前提出多項(xiàng)創(chuàng)新策略，在硒化錫晶體相關(guān)研究中已取得一系列重要成果。

硒化錫在800K存在兩相相變，低于800K為Pnma相，高于800K為Cmcm相，此前研究多聚焦于Pnma相，而對(duì)稱性更高的Cmcm相熱電性能潛力未被開(kāi)發(fā)，基于N型硒化錫晶體面外方向的熱電器件研究也處于空白。

本次研究聚焦高對(duì)稱Cmcm相N型硒化錫晶體，通過(guò)在硒化錫材料中大比例固溶高對(duì)稱立方相硒化鉛，成功拓寬了高溫Cmcm相的溫度穩(wěn)定區(qū)間，顯著增強(qiáng)了晶體面外方向“2D 聲子/3D 電荷”傳輸特性。晶格對(duì)稱性提升優(yōu)化了載流子遷移率，促進(jìn)“3D 電荷”傳輸；鉛元素引入則軟化晶體鍵合作用，降低晶格熱導(dǎo)率，增強(qiáng)“2D 聲子”散射。

該研究提供了“通過(guò)合金化調(diào)控晶格對(duì)稱性，協(xié)同優(yōu)化電—熱輸運(yùn)”的可推廣設(shè)計(jì)范式，使Cmcm相從“短暫存在”走向“寬溫穩(wěn)定”，為高溫?zé)犭姴牧瞎こ虘?yīng)用奠定基礎(chǔ)。未來(lái)，這種“對(duì)稱性驅(qū)動(dòng)”思路有望推廣至更多低對(duì)稱層狀熱電體系，為余熱發(fā)電、航天能源及高溫能量回收技術(shù)開(kāi)辟新空間。