獲獎項(xiàng)目簡介
2020年CAIA獎一等獎獲獎項(xiàng)目成果簡介：熱電材料的樣品制備、結(jié)構(gòu)表征及性能優(yōu)化
完成單位：重慶大學(xué)分析測試中心
完成人：周小元、張斌、公祥南、鄒函君、郭莉杰、王國玉、盧旭、
周楷、王桂文、彭坤嶺
成果簡介：
熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)作為一種綠色的清潔能源技術(shù)，可直接實(shí)現(xiàn)熱能與電能的相互轉(zhuǎn)換，為能源危機(jī)與環(huán)境污染問題提供了可能的解決途徑。本項(xiàng)目通過自主技術(shù)/設(shè)備與多種材料生長方法，成功實(shí)現(xiàn)了多種熱電材料的生長及優(yōu)化，并利用X射線光電子能譜、透射電子顯微鏡、拉曼光譜、電-熱輸運(yùn)等測試技術(shù)發(fā)展了多種熱電材料分析方法，系統(tǒng)的研究材料的微結(jié)構(gòu)與其熱電性能等，探索熱電材料微結(jié)構(gòu)-性能的關(guān)系與性能優(yōu)化的方法，取得以下重要成果：1）通過自主設(shè)計(jì)、搭建的單晶生長設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了系列高品質(zhì)單晶的生長，為單晶體系的研究提供了重要的材料支撐；2）探索并總結(jié)了熱電性能優(yōu)化方法與策略；3）借助微解析方法，定性/定量的解析了材料微結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，為熱電材料性能的優(yōu)化奠定了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，具有重要的指導(dǎo)意義與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
創(chuàng)新點(diǎn)及科學(xué)價(jià)值：
1．自主設(shè)計(jì)并完成單晶生長設(shè)備搭建，實(shí)現(xiàn)了系列高品質(zhì)塊體單晶的生長，包括SnSe、SnS、SnSb2Te4、GeSb2Te4、Cr2Ge2Te6等。其中，部分體系為國際/國內(nèi)首次報(bào)道，拓展了單晶材料在熱電及其他半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究與應(yīng)用。
2.基于測試表征結(jié)果，優(yōu)化材料的生長方法/條件，探索熱電性能調(diào)控手段（如納米孿晶工程等）、開發(fā)新型材料體系（如SnS、SnSb2Te4等），為高性能熱電材料的生長提供了重要參考。
3.綜合利用先進(jìn)的顯微學(xué)方法，建立原子尺度材料結(jié)構(gòu)信息的定量解析方法，為熱電材料的微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能優(yōu)化提供了思路。
社會經(jīng)濟(jì)效益：
1.本項(xiàng)目的部分研究成果在Energy Environ. Sci.；Mater. Today；Adv. Energy Mater.；Adv. Funct. Mater.等能源/材料領(lǐng)域權(quán)威期刊發(fā)表SCI論文30余篇（其中，影響因子>10共10余篇），他引600余次，撰寫英文專著1章節(jié)，申請發(fā)明專利10項(xiàng)。
2.本項(xiàng)目的成果受到了同行的廣泛關(guān)注與高度評價(jià)，對熱電材料及其相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供了重要的研究基礎(chǔ)與技術(shù)支撐，具有良好的科學(xué)價(jià)值與社會效益。第一完成人周小元教授獲得國際熱電學(xué)會2018年度青年科學(xué)家獎；2016年度中國新銳人物特別貢獻(xiàn)獎等殊榮，并多次受邀介紹本項(xiàng)目相關(guān)的工作。
3.為國內(nèi)外多個(gè)科研單位提供了大量的高品質(zhì)單晶材料及材料生長方法與設(shè)備技術(shù)等，促進(jìn)了交流合作，推動了單晶于熱電材料的研究與實(shí)際應(yīng)用。
應(yīng)用前景：
1.通過單晶材料的生長、性能優(yōu)化、測試表征與分析，開發(fā)了多種體系的具有優(yōu)異性能的熱電材料；且有望為眾多基礎(chǔ)物理科學(xué)問題的研究提供高質(zhì)量的單晶材料。
2.本項(xiàng)目提出的熱電材料性能優(yōu)化策略（如納米孿晶工程、低維熱電材料Cr2Ge2Te6等），有助于促進(jìn)熱電材料研究領(lǐng)域的發(fā)展與實(shí)用化進(jìn)程。
3.本項(xiàng)目開發(fā)的微結(jié)構(gòu)定量解析方法，有助于基于高分辨電子顯微像的結(jié)構(gòu)定量化解析的發(fā)展，推動其在相關(guān)材料中定量化研究的應(yīng)用。
