层状结构的p型半导体BiCuTeO具有本征低热导率和优良的电输运性能，是一种潜在的高性能中温区热电材料。迄今文献报道的BiCuTeO块体材料均为四方相晶体结构，空间群为P4/nmm。近期，我院能量转换材料与器件课题组闫国英副教授等人利用脉冲激光沉积技术在单晶铝酸镧上制备出了单相的BiCuTeO取向薄膜，发现薄膜材料具有和体材料不同的六方相晶体结构，由[Bi2O2]2+和[Cu2Te2]2–层沿c轴方向交叠堆垛而成，晶格参数为c = 12.45 Å，a = b = 4.3 Å。电输运测试结果表明，该六方相BiCuTeO薄膜在300-600K测试温区内表现出金属导电行为，其热电功率因子PF在600K时可达7.7μWcm-1K-2。他们和王瑞宁副教授合作，利用第一性原理计算了六方相BiCuTeO的声子谱和电子能带结构，从理论上验证了新结构的热力学和动力学稳定性。相关结果以题为“A hexagonal phase of BiCuTeO films: Growth, crystal structure, and thermoelectric properties”发表在Applied Physics Letters 126, 233905 (2025)上。
六方相BiCuTeO薄膜具有较高的电导率和塞贝克系数各向异性值，是构筑横向热电器件的理想候选材料。基于此，作者进一步制备了c轴10°倾斜的BiCuTeO薄膜并利用Ag的掺杂和复合效应协同调控了BiCuTeO薄膜横向热电器件的探测灵敏度和时间响应度。实验结果显示，在308nm脉冲激光辐照下，该探测器在无任何外加电压驱动下可获得灵敏度高达20V/mJ的开路电压输出，上升和衰减时间分别为52和195 ns，表明六方相BiCuTeO薄膜在自驱动的高灵敏快响应光探测器领域具有重要应用前景。相关结果以题为“High-performance pulsed light detector based on the transverse thermoelectric effect of the c-axis inclined BiCuTeO:Agxfilms”发表在Applied Physics Letters 127, 063501 (2025)上。闫国英为该论文的第一作者，王淑芳教授为通讯作者。
以上工作得到了国家自然科学基金项目、中央引导地方科技发展资金项目、河北大学创新团队项目的资助和物理学院公共测试中心的大力支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1063/5.0272664
https://doi.org/10.1063/5.0285038
