aw-Bi单层

室温zT达2.2

具有黑磷状褶皱结构的二维铋同素异形体，由自旋轨道耦合诱导拓扑转变增强能带简并，同时强四声子相互作用大幅抑制晶格热导率，实现高热电性能。

Xia, Yujie · Wu, Ao · Ben, Li · Zhang, J. · 张一鸣 · Peng, Lei · 邵和助 · Yan, Cen · Zengxu, Wang · Shangdong, Liu · Yimu, Ji · Zhan, Sui · 朱鹤元 · 张浩

ACS Applied Materials & Interfaces 2023

具体参数

热电优值

{'zh': '2.2', 'en': '2.2'}

电子迁移率

{'zh': '318', 'en': '318'} cm²/(V s)

空穴迁移率

{'zh': '568', 'en': '568'} cm²/(V s)

技术优势

室温zT破2

aw-Bi单层n型热电优值在室温下达到2.2，源于强四声子散射对晶格热导率的抑制与高载流子迁移率的协同。

空穴迁移率极高

aw-Bi的空穴迁移率高达568 cm2/(V s)，电子迁移率318 cm2/(V s)，有利于热电功率因子的提升。

四声子散射反常强

这些铋单层中四声子-声子相互作用异常强，显著降低室温晶格热导率，打破了传统半导体中四声子效应可忽略的认知。

应用场景

• 热电材料：用作高性能热电转换材料，将废热直接转化为电能。
• 低维半导体：利用二维结构增强能带简并和声子散射，突破块体材料热电性能限制。
• 拓扑绝缘体：通过自旋轨道耦合诱导拓扑转变提升能带简并度，优化热电功率因子。
• 柔性热电器件：单层材料可集成于柔性衬底，用于可穿戴设备的自供电或热管理。