深圳大學(xué)物理與光電工程學(xué)院教授羅景庭在自然指數(shù)期刊Advanced Functional Materials上發(fā)表了題為“Enhancing Thermoelectric Performance and Flexibility of Sb₂Te₃Thin Films through MAPbI₃-Induced Crystallographic Orientation Modulations and Interfacial Doping”的研究論文。物理與光電工程學(xué)院博士楊東為論文第一作者，羅景庭、助理教授陳躍星和特聘教授鄭壯豪為共同通訊作者，深圳大學(xué)為第一完成單位。

隨著可穿戴設(shè)備和柔性電子的迅猛發(fā)展，熱電材料作為實(shí)現(xiàn)自供能器件的核心功能單元，正日益受到研究人員的關(guān)注。在當(dāng)前全球能源結(jié)構(gòu)亟需向綠色、可持續(xù)方向轉(zhuǎn)型的背景下，熱電技術(shù)因其可直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能，為低碳能源利用提供了新路徑。然而，傳統(tǒng)熱電材料在實(shí)現(xiàn)高性能與柔性的兼容性方面仍面臨巨大挑戰(zhàn)。因此，羅景庭教授和鄭壯豪特聘教授團(tuán)隊(duì)提出了一種創(chuàng)新策略，通過引入有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦材料MAPbI₃到層狀Sb₂Te₃薄膜中，實(shí)現(xiàn)了熱電性能與機(jī)械柔性的協(xié)同增強(qiáng)。研究顯示，MAPbI₃在原子尺度上誘發(fā)了Sb₂Te₃晶體結(jié)構(gòu)的有序調(diào)控，有效抑制了(015)晶面生長(zhǎng)，同時(shí)增強(qiáng)了(00l)晶面取向，從而優(yōu)化了載流子遷移路徑，顯著提升了電子輸運(yùn)能力。在界面處，MAPbI₃分解產(chǎn)物中的Pb和I元素進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了摻雜調(diào)控，有效降低了載流子濃度，提高了Seebeck系數(shù)。與此同時(shí)，材料內(nèi)部形成的大角度晶界等晶格缺陷加強(qiáng)了聲子散射，顯著降低了晶格熱導(dǎo)率。在多重機(jī)制協(xié)同作用下，Sb₂Te₃薄膜在250℃時(shí)的熱電優(yōu)值zT從原始的0.20提升至0.47。更為重要的是，MAPbI₃的低楊氏模量使得復(fù)合薄膜在多次彎折后仍能保持優(yōu)異的導(dǎo)電性能，其柔性性能在100次彎折循環(huán)后的電阻變化率從54.6%降至8.7%。此外，基于p型Sb₂Te₃與n型Bi₂Te₃構(gòu)建的熱電器件在10K溫差下實(shí)現(xiàn)了33.5nW的輸出功率，驗(yàn)證了其在可穿戴能源采集領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

本研究為柔性熱電材料的設(shè)計(jì)提供了全新的構(gòu)筑思路，也為層狀熱電薄膜材料中微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控與熱電性能耦合機(jī)制的理解提供了深刻洞察，有望推動(dòng)高性能柔性熱電器件在未來智能穿戴、自供能傳感器等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。

研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、廣東省自然科學(xué)基金杰出青年基金、廣東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目等項(xiàng)目支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202505424