能量转换材料与器件课题组在InSb和PbGeSnTe3热电材料研究上取得新进展

InSb半导体是一种潜在的中温区热电材料，目前国际上对其热电性能的研究多集中在N型材料上，较少有P型材料热电性能的报道。近期，我院能量转换材料与器件课题组博士生王晴等人利用能带工程和缺陷工程，通过Cd掺杂获得了高性能的P型InSb热电材料。在723K时In_0.93Cd_0.07Sb样品的热电优值zT达到了0.4，是目前P型InSb热电材料报道的最好结果之一。该工作对开发全InSb基热电器件具有较重要的意义，相关内容“Realizing p-type InSb with enhanced thermoelectric performance via Cd doping”以河北大学为第一单位发表在Applied Physics Letters126, 032109 (2025)。博士生王晴为论文的第一作者，王淑芳教授和王江龙教授为论文的共同通讯作者。

在另一项工作中，该课题组张旦副教授等人与华中科技大学合作，通过In掺杂在费米能级附近构建共振能级的策略实现了PbGeSnTe₃热电材料宽温域热电性能的显著提升。In掺杂不仅有效降低了PbGeSnTe₃的本征高载流子浓度，更重要的是通过在费米能级附近诱导共振能级显著提升了材料的态密度有效质量，大幅优化了PbSnGeTe₃近室温及宽温域功率因子。此外，In掺杂降低载流子浓度还能有效抑制PbSnGeTe₃的电子热导率，从而使材料的总热导率显著降低。最终，该电声协同调控策略使得PbSnGeTe₃热电材料表现出优异的室温和宽温域热电性能，其室温ZT值约为0.43，而全温区平均ZT高达0.93。该工作充分证明了共振能级策略在优化本征高载流子浓度热电材料方面的巨大潜力，相关内容“In dopant enabled resonant level for thermoelectric enhancements in PbSnGeTe₃”以河北大学为第一单位发表在Applied Physics Letters126, 043902 (2025)。张旦副教授为论文的第一作者和通讯作者，王淑芳教授和华中科技大学的罗裕波教授为论文的共同通讯作者。

以上工作得到了河北大学创新团队项目、国家自然科学基金项目、河北省自然科学基金优秀青年基金项目、中央引导地方科技发展资金项目的资助以及物理学院公共测试平台的大力支持。

文章链接：

https://doi.org/10.1063/5.0249667

https://doi.org/10.1063/5.0250382