近日，我院低维能量转换材料课题组在中温区热电材料研究方面取得新进展。相关工作“Improving electrical and thermal properties synchronously via introducing CsPbBr3 QDs into higher manganese silicides”发表在Journal of Materials Science & Technology（2022, 111, 279-286），博士生王晴为论文第一作者，李志亮博士和王淑芳教授为共同通讯作者。
高锰硅（HMS）作为一种P型中温热电材料，由于其具有优异的机械性能、优良的化学和热稳定性，组成元素环境友好、产量丰富、廉价无毒等特点，在过去的几十年里受到人们的广泛关注。HMS具有较高的导电性和塞贝克系数，功率因子（PF）高达1.50×10-3 W·m-1K-2，电学性能较好。然而，HMS较高的热导率导致其zT值相对较低。作者通过在基体中引入纳米弥散相，在不显著改变其它参数的情况下，大幅度降低晶格热导率，有效的提高了热电性能。此项工作通过热注入法合成了尺寸均匀的CsPbBr3量子点，并将其嵌入至HMS块体中。由于元素掺杂和能量过滤效应的协同作用，PF值在823 K时达到1.71×10-3 W·m-1K-2，相较于纯相HMS提高了约14%。其晶格热导率由2.56 W·m-1K-1下降到1.99 W·m-1K-1（~22%），这是由于Cs掺杂和富Pb的CsPbBr3量子点和Pb量子点弥散相产生强烈的声子散射。CsPbBr3 QDs/HMS复合材料的最高zT值可达到0.57（823 K），较纯相HMS提高近36%。研究结果表明引入亚稳态量子点是一种协同优化电、声输运性能的有效方法，对其它热电材料也具有一定的指导意义。
以上工作得到了国家自然科学基金、河北省自然科学基金和河北大学高层次人才引进经费等项目的资助。
