中化新網(wǎng)訊 12月18日，北京航空航天大學趙立東教授團隊在《科學》發(fā)表題為“拓寬硒化錫Cmcm相的溫度穩(wěn)定區(qū)間以實現(xiàn)優(yōu)異熱電性能”的研究論文，在熱電材料及器件研究領域取得關鍵進展。這是該團隊2025年發(fā)表的第3篇《科學》論文。《科學》編輯評價指出，增加Cmcm相中鉛含量可在更低溫度實現(xiàn)高熱電性能，23%的鉛合金化能降低相變溫度并提升載流子遷移率。

能源作為人類社會生存發(fā)展的重要基礎，使用過程中超過50%的能量以廢熱形式浪費。熱電技術可實現(xiàn)熱能與電能直接轉換。基于塞貝克效應的溫差發(fā)電和珀爾帖效應的熱電制冷，在深空探測電源、集成電路熱管理等關鍵領域具有重要應用價值。

熱電材料轉換效率由無量綱熱電優(yōu)值（ZT）決定，需同時具備大塞貝克系數(shù)、高電導率和低熱導率，但三者的復雜耦合關系限制了ZT值的提升。趙立東團隊此前提出多項創(chuàng)新策略，在硒化錫晶體相關研究中已取得一系列重要成果。

硒化錫在800K存在兩相相變，低于800K為Pnma相，高于800K為Cmcm相，此前研究多聚焦于Pnma相，而對稱性更高的Cmcm相熱電性能潛力未被開發(fā)，基于N型硒化錫晶體面外方向的熱電器件研究也處于空白。

本次研究聚焦高對稱Cmcm相N型硒化錫晶體，通過在硒化錫材料中大比例固溶高對稱立方相硒化鉛，成功拓寬了高溫Cmcm相的溫度穩(wěn)定區(qū)間，顯著增強了晶體面外方向“2D 聲子/3D 電荷”傳輸特性。晶格對稱性提升優(yōu)化了載流子遷移率，促進“3D 電荷”傳輸；鉛元素引入則軟化晶體鍵合作用，降低晶格熱導率，增強“2D 聲子”散射。

該研究提供了“通過合金化調控晶格對稱性，協(xié)同優(yōu)化電—熱輸運”的可推廣設計范式，使Cmcm相從“短暫存在”走向“寬溫穩(wěn)定”，為高溫熱電材料工程應用奠定基礎。未來，這種“對稱性驅動”思路有望推廣至更多低對稱層狀熱電體系，為余熱發(fā)電、航天能源及高溫能量回收技術開辟新空間。