山東大學夏盛清教授團隊在高溫熱電材料研究方面取得新進展

　　【儀表網 研發快訊】近日，晶體材料全國重點實驗室夏盛清教授團隊在高溫熱電材料研究方面取得新進展，提出間隙銅雙位點摻雜全新策略，同步調控電子輸運與晶格熱傳導，大幅提升碲化鑭基熱電材料的高溫熱電性能，為深空探測放射性同位素溫差發電器(RTG)高性能材料研發開辟新途徑。該成果以“Interstitial Copper Doping and Thermally Activated Rattling in La3-xTe4for Enhanced Thermoelectric Performance”為題在國際期刊Angewandte Chemie International Edition(IF=17.6)發表。文章第一作者為晶體材料全國重點實驗室2025級博士研究生喬楓，山東大學教授夏盛清、山東交通學院副教授劉小村為共同通訊作者，山東大學為第一作者和第一通訊單位。
 

　　放射性同位素溫差發電器是深空探測、極地供電的核心能源裝置，目前Si-Ge熱電合金轉換效率偏低，限制深空任務續航。La3-xTe4因高溫穩定、本征熱電性能優異成為熱門替代材料，但傳統陰陽離子取代摻雜存在電學、熱學性能制衡瓶頸，難以同步優化載流子輸運與晶格熱導率，性能提升存在明顯上限。
 

　　針對該難題，團隊設計系列La2.74CuxTe4間隙摻雜樣品，該材料采用高能球磨結合放電等離子燒結制備，工藝易規模化，高溫循環服役穩定性優異，并結合第一性原理計算、原子分辨STEM表征與變溫熱電測試開展系統研究。
 

　　研究證實銅可穩定占據鑭空位與晶格四面體間隙雙位點，區別于傳統取代摻雜；間隙銅在費米能級附近引入局域共振電子態，顯著提升塞貝克系數，同時小幅收窄帶隙抑制高溫雙極擴散，維持高功率因子；高溫下間隙銅產生20-60 cm-1低頻熱激活Rattling振動，高效散射全頻段聲子，大幅壓低晶格熱導率。性能測試顯示，最優組分La2.74Cu0.05Te4在1073 K實現峰值zT=1.58，較純相提升34%；873-1073 K高溫區間平均zT達1.5，相較現有最優碲化鑭基材料性能提升71.3%，刷新該體系高溫熱電性能紀錄。
 

　　夏盛清教授團隊在熱電材料設計與器件領域已取得多項研究成果，先后在J. Am. Chem. Soc.，Angew.Chem. Int. Ed.，J. Mater. Chem. A.,Acta Mater.,ACS Appl. Mater. Interfaces.,Small Methods等國際期刊發表重要成果。相關研究工作得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金等項目及山東大學和晶體材料全國重點實驗室的大力支持。
 

　　引用：夏盛清教授團隊在高溫熱電材料研究方面取得新進展 山東大學 【引用時間：2026年7月9日】