近期，昆明理工大学材料科学与工程学院金属先进凝固成形及装备技术国家地方联合工程研究中心张益欣、葛振华、冯晶团队在硫化铜材料电声输运与离子迁移协同优化方面取得重要进展，相关研究以《Band alignment and Cu+ long-range migration suppression enable excellent and stabilized thermoelectric performance in copper sulfide via endotaxial CsPbBr3 nanoprecipitates》为题，发表在纳米能源领域顶级学术期刊Nano Energy。昆明理工大学为第一作者单位，张益欣为第一作者，葛振华、冯晶教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和云南省基础研究重点项目的资助。

原位析出钙钛矿第二相提升硫化铜热电性能的策略示意图

热电技术可应用于分布式、低品位的工业余热回收，有望提高能源的综合利用效率并缓解环境污染。硫化铜材料具有原料廉价、低毒、来源丰富等优势，并且具有超离子导体的特性，因而具有热电应用潜力。本研究针对铜基超离子导体中载流子与声子输运强耦合及离子迁移导致的稳定性难题，提出了一种在Cu1.96S基体中原位构建共格界面CsPbBr3钙钛矿纳米析出相的创新策略。通过构建价带对齐的能带结构与小角度晶界，实现了空穴载流子的高速传输并显著提升载流子迁移率。同时，利用Pb原子填补铜空位及纳米相的形成，有效抑制了Cu+离子的定向长程迁移，大幅度提升硫化铜材料在高温通电的服役条件下的临界电流密度。结合多尺度缺陷对全频声子的强散射作用，硫化铜基复合材料在973 K下实现了0.21 Wm-1K-1的超低晶格热导率，并在该温度下获得2.4的峰值ZT。

本研究不仅为协同调控半导体中的载流子、声子、离子输运提供了普适性的能带对齐与离子迁移抑制策略，也为进一步促进器件化制备和产业化奠定基础，为云南省经济发展贡献力量。

论文链接：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2211285526000613