南方科技大學本科生婁晴發表學術論文入選ACS Editors』Choice

2021-01-13 中國教育在線

　　 近日，南方科技大學理學院物理系2016級本科生婁晴以第一作者身份在ACS Applied Energy Materials上發表通過錸元素摻雜極大提升贗層狀p-型Sb2Te3(GeTe)12 材料的熱電性能的最新研究成果。該研究引起了廣泛的關注，併入選為ACS Editors』Choice文章進行亮點報導，同時在美國化學學會網站頭條新聞展示。

　　a）Ge 空位的HAADF圖像b）該工作及已報導工作的zT值和晶格熱導率 

　　在本次工作中，婁晴在導師何佳清教授和物理系博士生徐嘯的指導下，通過使用金屬元素錸摻雜的方式，成功優化了樣品的電學性能。團隊發現，適量的錸元素摻雜能夠調控Sb2Te3(GeTe)12的載流子濃度以提高其功率因子。同時，團隊運用球差矯正透射電子顯微鏡清楚地捕捉到了樣品中的二維缺陷以及鍺析出物在摻雜前後的尺寸變化，大量文獻表明，材料內部的這些缺陷會強烈的散射聲子，進一步降低材料的晶格熱導率。該工作使得Sb2Te3(GeTe)12基熱電材料的總體熱電性能得到大幅優化，在773 K溫度下的熱電優值達到了2.25，晶格熱導率降低至0.42W/mK，接近GeSbTe體系的晶格極限。 

　　熱電材料是能夠實現熱能與電能直接相互轉換的新能源材料，在熱電製冷和廢熱發電等方面均有著廣泛的應用前景，對於提高現有能源利用效率和緩解能源危機有重要作用。Sb2Te3(GeTe)n基熱電材料，由於其獨有的贗層狀結構能夠帶來較低的本徵晶格熱導率，被視為十分有前景的中溫區熱電材料。然而，Sb2Te3(GeTe)n（n=12）材料相對平庸的電輸運性能限制了該體系的進一步發展。 

　　該工作提供了一種同時優化功率因子及降低晶格熱導率的方法，能有效提高Sb2Te3(GeTe)12基熱電材料的熱電性能，使其成為中溫區熱電材料在商用推廣中的可靠備選之一，有望大幅推動熱電材料產業化的進程。

　　

　　婁晴

　　婁晴2016年9月進入南科大，書院導師是我校校長陳十一院士。在導師的鼓勵下，選擇專業後，於2017年9月加入理學院副院長、物理系主任何佳清教授團隊，進行熱電材料研究和透射電子顯微鏡（TEM）技術學習至今。在何佳清和課題組成員的指導下，她迅速融入團隊，經過兩年的學習研究完成了此項研究工作。她於2019年參加中國材料學會主辦的中國材料大會，獲得最佳牆報獎；並於2018年7-9月獲得學校和物理系的專項經費資助，到美國西北大學學習交流TEM技術。

　　談到這項研究和取得的成果，婁晴說：「我的專業導師何佳清教授非常重視對學生各種能力培養及科研素質的提高，在他的帶領下，實驗室裡的科研合作創新氛圍很濃。」她表示，研究成果的取得，離不開何佳清教授孜孜不倦的指導和鼓勵以及徐嘯師兄不厭其煩的指導，更要感謝的，是南科大給本科生們提供的寶貴科研平臺和資源。 

　　這項工作的開展和完成得到了國家自然科學基金、廣東省自然科學基金、深圳市科創委基礎研究以及廣東省大學生科技創新培育專項資金（「攀登計劃」專項資金）等項目的支持。

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