近日，我院能量转换材料与器件课题组在高性能Bi0.5Sb1.5Te热电薄膜与器件研究方面取得新进展，相关工作“Orientation-Engineered Bi0.5Sb1.5Te3 Films with Enhanced Mobility for High-Performance Thermoelectric and Photothermoelectric Energy Conversion”以河北大学为第一单位发表在《Applied Physics Letters》(2026, 128, 153907)。博士研究生高志为论文第一作者，王淑芳教授、清华大学博士后王晴为共同通讯作者。
Bi₀.₅Sb₁.₅Te₃是近室温性能最优的 p 型热电材料之一，由其薄膜材料制备的热电器件在可穿戴电子设备自供能等领域具有重要应用前景。传统真空蒸镀等技术制备的 Bi₀.₅Sb₁.₅Te₃薄膜多为取向性较差的多晶结构，导致载流子迁移率较低，薄膜电学性能较差。本工作采用脉冲激光沉积技术，通过调控沉积温度使Bi₀.₅Sb₁.₅Te₃薄膜 (00l) 晶面高度择优取向，大幅降低了晶界等对载流子的散射，使薄膜的载流子迁移率从28.4 cm²·V⁻¹·s⁻¹提升至193.8 cm²·V⁻¹·s⁻¹，在室温下实现了高达56.6 μW·cm⁻¹·K⁻²的热电功率因子。 基于以上高取向Bi₀.₅Sb₁.₅Te₃薄膜，作者构筑了6腿单臂薄膜热电发电器件，在60 K温差下输出功率密度达到220.0 W m−2，性能可以和目前报道的同类最优薄膜器件相媲美；此外，作者还设计制备了集成光学减反层与辐射制冷层的Bi₀.₅Sb₁.₅Te₃基薄膜光热电器件，在1.5 kWm−2光照下获得了75 nW的峰值输出功率，实现了光能—热能—电能高效转换。该工作为Bi0.5Sb1.5Te3热电薄膜在低功耗电子设备自供能领域的应用提供了有效解决方案。
以上工作得到国家自然科学基金、河北省自然科学基金和中国博士后基金项目等项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1063/5.0326831。
