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　　針對當前唯一實現商用化的Bi2Te3熱電材料，該團隊利用大數據優選具備納米活性的籠狀物材料進行第二相摻雜，實現了電聲差異散射，進一步設計缺陷工程摻雜提升功率因子，解決了該類體系中電-熱強烈耦合的共性問題，制備了工業級（40mm）高性能樣品（熱電器件效率較商業產品提升約75%）。相關成果以High-Performance Industrial-Grade p-Type (Bi,Sb)2Te3 Thermoelectric Enabled by a Stepwise Optimization Strategy為題，發表在《先進材料》（Advanced Materials 2023, e2300338）上。

　　針對中溫區典型材料SnTe和GeTe，該研究提出了中熵工程的優化方案，設計了適當的固溶元素和固溶濃度精確調控體系的結構熵，提升了材料功率因子并降低晶格熱導率，實現了電-熱輸運的部分解耦。得益于電聲輸運性能協同優化，SnTe峰值ZT達到1.5@800K，平均ZT達到0.8（300-800K），為該體系當前報道最高值；GeTe峰值ZT達2.12@650K，均值ZT高達1.43（300-773K）。相關成果分別以High-Performance Thermoelectric Material and Module Driven by Medium-Entropy Engineering in SnTe和Enhanced Thermoelectric Performance in GeTe by Synergy of Midgap state and Band Convergence為題，發表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials 2022, 32, 2205458/2023, 33, 2212421）上。

　　針對中高溫區類金剛石銀基/銅基材料，該團隊對于令人困惑的熱導率異常問題進行了理論澄清。研究通過探討原子軌道、晶體場、局域四面體畸變等因素對電子結構的影響發現，在銀基材料（AgBX2）中存在陰離子與兩種陽離子成鍵強度的錯配，由此引起強烈的非簡諧性晶格振動，導致銀基材料晶格熱導率較銅基材料（CuBX2）低50%-80%。相關成果以Mismatched atomic bonds and ultralow thermal conductivity in Ag-based ternary chalcopyrites為題，發表在《物理評論B》（Physical Review B 2023, 107, 115202）上。

　　研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院青年創新促進會、浙江省高水平人才專項支持計劃、浙江省自然科學基金和浙江省重點研發計劃的支持。

圖1.（a）ZT值對比及工業級樣品實物圖；（b）器件示意圖及最大轉換效率對比

圖2.（a）同時實現高載流子遷移率和低晶格熱導率；（b）共振能級和能帶收斂示意圖

圖3.（a）CuInTe2/AgInTe2電子態密度以及各元素軌道分波電子態密度；（b）兩種材料的晶格熱導率計算與實驗對比