【产通社，1月8日讯】中国科学院上海硅酸盐研究所（Shanghai Institute of Ceramics of the Chinese Academy of Sciences，SICCAS）官网消息，仇鹏飞副研究员、史迅研究员、陈立东研究员与上海大学杨炯教授等合作，最近成功发现了一种具有本征极低晶格热导率和电学性能可调控的高性能n型类金刚石结构化合物AgInSe2。在900K时，AgInSe2基化合物的最高热电优值达到1.1，与目前已报道的最好的p型类金刚石结构化合物（如CuGaTe2, CuInTe2）相当。在此基础上，首次制备了类金刚石结构化合物热电元器件，展现出了良好的应用前景。

AgInSe2的禁带宽度约为1.2eV，以往对AgInSe2的研究主要集中在光电领域的应用。该工作发现AgInSe2具有远低于其它类金刚石结构化合物的晶格热导率。在室温下，AgInSe2的晶格热导率仅为0.99W m-1 K-1，与无定形的玻璃相当。第一性原理计算表明，AgInSe2的声子谱中存在大量的低频光学支，强烈散射与其频率接近的晶格声子，这是导致AgInSe2低晶格热导率的根本原因。进一步研究发现这些低频光学支来自“Ag-Se cluster”的协同振动。在AgInSe2晶体结构中，Ag和Se以较强的化学键相结合，而In和上述两种原子的化学键较弱。因此，Ag和Se可以形成具有较大总体质量的“Ag-Se cluster”，且其所受的束缚力较弱，因而表现出低的声子振动频率。另一方面，通过在AgInSe2中引入Se空位或在Ag位引入Cd元素进行掺杂，可以实现材料电导率数量级的提升。初步研究表明，具有少量Se空位的AgInSe2化合物的热电优值在900 K达到1.1。

基于高性能n型AgInSe2化合物与该研究团队前期报道的p型CuInTe2基化合物（J. Mater. Chem. A, 2016,4,1277），该团队首次制备了具有2对热电单偶的类金刚石结构化合物热电元器件。利用电镀和钎焊技术，成功在热电单偶的冷端和热端分别连接了Ni电极和Mo-Cu电极。初步测试结果表明，在520K温差下，器件的最高输出功率为0.06W。如能进一步优化器件界面处接触电阻和接触热阻，其性能将获得进一步提升。

相关研究成果发表于Advanced Science杂志（DOI: 10.1002/advs.201700727）。研究工作得到了国家自然科学基金，中国科学院重点部署项目，上海优秀学科带头人、中国科学院青年创新促进会等的资助和支持。

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