【產(chǎn)通社，5月18日訊】中國科學(xué)院（Chinese Academy of Sciences）官網(wǎng)消息，無機(jī)塑性熱電材料可以打破傳統(tǒng)無機(jī)脆性熱電化合物和有機(jī)柔性熱電化合物的禁錮，實(shí)現(xiàn)超常的室溫變形能力和優(yōu)良的熱電性能，并在柔性電子、異形熱源余廢熱回收發(fā)電等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。前期研究中，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所發(fā)現(xiàn)了在室溫具有金屬一樣延展性的半導(dǎo)體材料-Ag2S（Nature Materials，2018）和范德華單晶塑性半導(dǎo)體InSe（Science, 2020），開發(fā)出n型高性能無機(jī)柔/塑性熱電材料和器件（Energy & Environmental Science，2019），開辟了無機(jī)塑性熱電材料研究新方向。然而，無機(jī)塑性材料體系仍然稀少，尤其欠缺p型無機(jī)塑性材料。探索和發(fā)現(xiàn)具有不同導(dǎo)電類型的新型高性能無機(jī)塑性熱電化合物是開展熱電器件研制的關(guān)鍵。
近日，上海硅酸鹽所研究員史迅、陳立東與副研究員仇鵬飛，以及上海交通大學(xué)副教授魏天然等合作，開發(fā)出n型Ag20S7Te3和p型（Ag0.2Cu0.8）2S0.7Se0.3高性能無機(jī)塑性熱電化合物，并利用其室溫優(yōu)異的變形能力制備出可與曲面熱源緊密貼合的環(huán)形熱電器件。相關(guān)研究成果分別以Ductile Ag20S7Te3 with Excellent Shape-Conformability and High Thermoelectric Performance和p-Type Plastic Inorganic Thermoelectric Materials為題，發(fā)表在Advanced Materials和Advanced Energy Materials上。
該研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步選取n型Ag2S0.7Se0.3材料，在Ag位固溶Cu，將n型導(dǎo)電行為改變成p型導(dǎo)電行為。當(dāng)Cu的成分在0.7-0.8區(qū)間時(shí)，材料兼具塑性和p型導(dǎo)電行為。p型材料在室溫具有優(yōu)異變形能力，其三點(diǎn)彎曲應(yīng)變達(dá)10%，壓縮應(yīng)變大于30%。第一性原理計(jì)算表明，（Ag0.2Cu0.8）2S0.7Se0.3具有與Ag2S0.7Se0.3相當(dāng)?shù)母呓饫砟?不穩(wěn)定層錯(cuò)能比值，這是其室溫具有大變形能力的原因。同時(shí)，隨Cu含量的增加，材料的主要缺陷類型由Ag間隙離子（施主缺陷）轉(zhuǎn)變?yōu)镃u空位（受主缺陷），導(dǎo)致材料導(dǎo)電類型由n型轉(zhuǎn)變?yōu)閜型。通過進(jìn)一步成分優(yōu)化，在800K時(shí)Cu缺位的p型（Ag0.2Cu0.8）2S0.7Se0.3熱電優(yōu)值達(dá)0.95。相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced Energy Materials上，上海硅酸鹽所博士生高治強(qiáng)和楊青雨為論文共同第一作者。
