近日，南方科技大学物理系2014级本科生管英栋作为第一作者在《Applied Physics Letters》（Nature Index收录）发表了关于发现高性能AgBiSe2基热电材料的最新研究成果，题为“Enhanced Thermoelectric Performance Realized in AgBiS2 Composited AgBiSe2 through Indium doping and Mechanical Alloying”。

        热电效应（Thermoelectric Effects）提供了一种在热能和电能之间直接转化的手段，在现今世界能源和环境问题的背景下，热电效应作为一种清洁有效的能源转化方式而受到广泛关注。相比于传统的热电材料，I−V−VI2 (I=Ag; V=Sb, Bi; and VI=S, Se, Te)型半导体由于本征的极低晶格热导率而成为具有良好潜力的热电材料体系。尽管AgSbTe2是其中最为广泛研究的材料，但是由于其制备需要大量丰度较低的元素碲（Tellurium），且热稳定性较差，因而人们希望用更加廉价和稳定的AgBiSe2来代替。之前对于AgBiSe2的研究，主要集中在通过对其进行元素掺杂优化载流子浓度这一方面，而本文指出通过将AgBiSe2与AgBiS2复合，使用球磨的方法使两相完全固溶，可以更进一步降低材料的晶格热导率。结果显示，材料的热导率在773K温度下，从原本的~0.5 W/mK降低到了0.33 W/mK，成为这个体系到目前为止报道的最低的热导率。结合电性能用铟掺杂改性，最终，该材料在773K时的最高ZT值到达了0.9，与该体系之前取得的最高ZT相近，是本征AgBiSe2的2.5倍左右(如图所示)。这种运用球磨实现多相固溶以降低晶格热导率的方法，也为其他体系热电材料的相关研究指出了一个值得尝试的方向。

手磨和球磨试样的电学和热学等物理性能

        管英栋是我校物理系2014级本科生，即将于今年7月毕业，他已获宾夕法尼亚州立大学(Penn State University)全额奖学金资助攻读物理学博士学位。管英栋从大二下学期开始进入实验室参与科研工作，在何佳清教授和研究助理教授吴笛(现为陕西师范大学教授)的指导下开展热电材料相关研究，独立完成了该工作大部分的实验研究和论文撰写。在南科大这几年，管栋英曾两次获得优秀学生奖学金一等奖。

图为管英栋在实验室

        本论文研究工作受到广东省领军人才和广东省大学生科技创新培育专项资金（“攀登计划”专项资金）等项目的支持。 

        文章链接： https://doi.org/10.1063/1.5034388

供稿：物理系