赵云山教授在低维材料热电输运领域取得重要进展

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近日，物科院赵云山教授在低维材料热电输运领域取得重要进展。相关成果以“Low-Symmetry PdSe2for High Performance Thermoelectric Applications”为题发表在材料/物理国际顶刊Advanced Functional Materials上（Advanced Functional Materials (2020): 2004896；文章链接https://doi.org/10.1002/adfm.202004896）。Advanced Functional Materials 杂志影响因子为16.836。

       热电材料通过将环境中废热直接转为有效可利用的电能，为当前能源危机提供了一种可持续、绿色便捷的能源补给途径，如何提高热电材料热电特性成为学者不断讨论和研究的话题。二维半导体材料作为后硅半导体时代重要部分，其具有较高载流子迁移率和较大的有效电子质量，其在热电领域中应用近年来也引起了广泛关注。在该工作中，研究人员报道了“能带工程”可以显著提高新型二维半导体材料PdSe2的热电特性，其功率因子可高达1.5 mWm-1K-2。通过退火处理可以降低接触电阻，同时能够有效去除杂质缺陷和有机物残余。研究人员把热电器件在480K环境中退火4个小时，发现PdSe2导电性提高了将近10倍，同时电子载流子迁移率达到210 cm2V-1S-1，最终热电因子提高了将近3倍。通过对比不同厚度的PdSe2样品热电特性，研究人员发现，越薄的PdSe2呈现出更好的导电和热电特性。第一性模拟计算证实，随着厚度降低，导带中有额外的能带出现，两个能级发生了简并，从而提供更多电子态密度和创造更多电子通道。考虑PdSe2晶格低对称性导致的较低热导率，研究人员预测室温下其ZT可达0.1，优越于目前报道的其他二维半导体材料。此研究证实，热退火处理和“维度工程”能显著提高材料的新型二维半导体PdSe2热电特性，从而为当前不断涌现的二维半导体材料在低维热电领域提供了新思路。该工作对于探索低维材料应用于物联网自供电领域具有深远意义。
       赵云山教授为该工作第一作者，南京师范大学为第一署名单位，通讯作者是来自新加坡科技局材料与工程研究院吴靖研究员和新加坡国立大学John T. L. Thong教授。


        文章来源：南京师范大学
        赵云山，南京师范大学教授，博士，研究生导师。1990年出生于山东潍坊。2013年于山东大学材料物理专业获得学士学位，2017年获新加坡国立大学博士学位。2018年-2020年于新加坡国立大学从事博士后研究工作。2020年获江苏省特聘教授。主要研究方向为纳米尺度传热和能量转化，介观材料热传导和界面热传输，二维材料热输运和热电性质研究，发表学术论文20余篇，发表在Nature Commnication、Advanced Materials、Advanced Functional Materials等国际一流杂志。担任Chinese Physcis、物理学报等期刊审稿人。