我院功能材料系朱蓓蓓老师带领博士生陈启超和本科生蒋思遥（共同第一作者）研究了第四、五主族单元素二维材料热电效应与器件构筑，探讨了温度场下的电子、声子输运规律及二维高效率热电材料设计的方法和策略，为实现第四、五主族单元素二维材料在热电领域的应用提供了研究基础。研究成果以“Thermoelectric effect and devices on IVA and VA Xenes”为题，发表于Wiley旗下知名国产期刊InfoMat（首个影响因子25.504）。
第四、五主族二维材料的热电效应
文章详细探讨了二维材料的晶体与电子结构、热电性能以及表征技术等。面外褶皱结构是调控第四、五主族二维材料热电性能的关键因素，它降低了热电性能调控中电子与声子的强耦合性，使二维黑磷中最高电导率与最高热导率的方向相互垂直，也使二维铋的热电性能超越了部分过渡金属硫属化合物和拓扑绝缘二维材料。除了结构调控，提升二维材料热电性能的有效方法之一是将传统的调控方法（如掺杂、复合等）与维度、晶体管的栅压调节等手段相结合。基于晶体管的测试器件相比于传统测试方法，可以更精确的反应微区和表面的电子传输信息。
热电效应能够实现热能与电能的直接转换，在缓解城市热岛效应、清洁能源、温度传感等领域有广阔的应用前景。二维材料具有尺寸和维度效应，能够打破热电参数之间的紧密耦合，增加热电性能调控的自由度。其中，第四、五主族的单元素二维材料，如硅烯、锗烯、锡烯、铅烯、磷烯、锑烯和铋烯等，因可控带隙、较高的载流子迁移率、电子和声子传输性能各向异性有望获得优良的热电性能。来自陶立老师领衔的Nano2DFlex课题组的朱蓓蓓老师围绕此方向在二维铋材料制备、表征及热电性能上开展了一系列研究，主要成果可见Nanoscale, 2021, 13(4): 2648-2657、J Semiconductors, 2020, 41 (8)、Nanotechnology, 2020, 31(47): 475202等。相关工作得到了国家自然科学基金、江苏省双创人才、江苏省六大人才高峰、中央高校基本科研业务费等项目资助。
文章链接：https://doi.org/10.1002/inf2.12169
52本国产材料期刊的IF-JCI关联图
