CuBiS2合金化GeTe

ZT峰值2.5

通过引入纳米孪晶结构和超高能谷简并度，实现无有毒元素的锗碲基热电材料。

Li, Song · Yang, Yuxuan · Xiaoyu, Fei · Geng, Yang · Jiajun, Nan · Pubao, Peng · Zhang, Yang · 刘晓兵 · 张永胜 · 武海军 · 唐国栋

Nature Communications 2026

具体参数

峰值热电优值 (ZT)

{'zh': '2.5', 'en': '2.5'}

平均热电优值 (ZT)

{'zh': '1.9', 'en': '1.9'}

最大功率因子

{'zh': '49', 'en': '49'} μW cm⁻¹ K⁻²

能谷简并度

{'zh': '22', 'en': '22'}

技术优势

ZT 峰值 2.5

通过纳米孪晶和超高能谷简并度协同优化电声输运，实现峰值 ZT 2.5，处于当前无有毒元素热电材料的前列。

平均 ZT 达 1.9

在宽温域内维持高功率因子，平均 ZT 达到 1.9，有利于实际发电效率。

超低晶格热导率

纳米孪晶、有序空位阵列和点缺陷作为强烈的声子散射中心，增强宽频声子散射，显著降低晶格热导率。

超高功率因子

超高能谷简并度显著提升塞贝克系数，在宽温域内实现最高功率因子达 49 μW cm⁻¹ K⁻²。

应用场景

• 热电发电：高 ZT 值直接提升温差发电器件的转换效率，适用于中温段废热发电。
• 余热回收：宽温域内平均 ZT 高，能在工业余热温度区间高效回收电能。
• 纳米结构热电材料：纳米孪晶作为微结构设计范式，为提升声子散射同时保持电输运提供参考。
• 高性能热电材料：ZT 峰值和平均值均达到国际前沿水平，可直接作为高性能热电材料体系。
• 复合热电材料：通过 CuBiS2 合金化形成复合相，实现能带对齐和多尺度缺陷协同优化。