摘要：2025年2月12日，澳大利亚昆士兰科技大学陈志刚、史晓磊在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Advancing Ag2Se thin-film thermoelectrics via selenization-driven an
关于硒化银（Ag2Se）薄膜最佳取向及其对热电性能影响的争论仍在继续。
2025年2月12日，澳大利亚昆士兰科技大学陈志刚、史晓磊在国际知名期刊Nature Communications发表题为《Advancing Ag2Se thin-film thermoelectrics via selenization-driven anisotropy control》的研究论文，Tianyi Cao为论文第一作者，陈志刚、史晓磊为论文共同通讯作者。
陈志刚，澳大利亚昆士兰科技大学讲席教授，昆士兰大学和南昆士兰大学荣誉教授。2008年博士毕业于中国科学院金属研究所，师从成会明院士和逯高清院士，博士毕业后前往澳大利亚昆士兰大学工作，历任研究员、高级研究员、荣誉副教授、荣誉教授。后转入南昆士兰大学担任副教授（2016）和教授（2018）。2021年起任昆士兰科技大学讲席教授。
陈志刚教授主要研究用于发电和冷却的热电材料；下一代光电器件和功能系统；用于下一代芯片的拓扑绝缘体；以及高速传感器。已发表400多篇论文，包括Nature Energy、 Nature Nanotechnology、Nature Communications、Chemical Reviews、Progress in Materials Science、Energy & Environmental Science、Joule、Advanced Materials、Journal of the American Chemical Society，被引超过52000次。
史晓磊，澳大利亚昆士兰科技大学研究员，昆士兰大学荣誉研究员。2008年和2011年在北京科技大学分别取得学士及硕士学位，2012-2015年就职于清华大学摩擦学国家重点实验室深圳微纳研究室。2019年博士毕业于澳大利亚昆士兰大学，2019-2021年于南昆士兰大学进行博后工作。现任职于昆士兰科技大学。
史晓磊长期致力于高性能热电材料与器件的研究，已发表论文227篇，包括Science、 Nat . Sustain.、Nat . Commun.、Chem. Rev.、Chem . Soc. Rev.、Prog . Mater. Sci.等。
在本文中，作者报道了一种基于湿化学硒化的各向异性优化技术，用于控制Ag2Se薄膜的面内取向，使其偏离几乎平行于(002)面的方向，这些面会阻碍载流子迁移率。
这种方法使得其能够在343 K时实现30.8 μW cm-1 K-2的功率因子。所制成的Ag2Se薄膜具有出色的耐用性，在空气中暴露6个月后仍然保留了超过90%的功率因子，并且具有优异的柔性，在半径为5 mm下经过2000次弯曲循环后，性能变化仍保持在5%以内。这些属性归因于控制的薄膜厚度、结晶性和与聚酰亚胺基底的强粘附力。
此外，组装好的带槽热电装置在温差为20 K时提供了0.58 μW的输出功率和807 μW cm-2的功率密度，以及1.8 μW cm-2 K-2的高归一化功率密度，突出了其实际应用的潜力。
本研究为设计高性能、高柔性热电薄膜的实际应用提供了宝贵的见解。
图1：高度取向的Ag2Se薄膜
图2：Ag2Se薄膜的相、结构和成分
图3：微观/纳米结构表征
图4：Ag2Se1-δ/Ag的电子结构
图5：不同硒前驱体含量的Ag2Se薄膜的热电性能和电荷分布
图6：耐久性和柔韧性及其器件性能
综上，作者研究了通过湿化学硒化驱动的各向异性控制技术来优化Ag2Se薄膜的面内取向，从而提高其热电性能。通过调整硒化反应参数，实现了对Ag2Se薄膜取向的调控，使其远离不利于载流子迁移的(002)近平行平面取向。
该研究为高性能、高柔性热电薄膜的设计提供了宝贵的见解，特别是在实际应用中具有显著潜力。通过简单的合成方法实现了对Ag2Se薄膜取向的优化，为解决Ag2Se薄膜在热电性能优化方面的争议提供了新的思路。
这种高性能、高柔性的Ag2Se薄膜在可穿戴电子设备领域具有广阔的应用前景，例如可将人体与环境之间的温差转化为电能，为轻量化、安全且可持续的电源解决方案提供支持。此外，其优异的耐久性和稳定性使其在实际应用中更具竞争力，有望推动热电技术在更多领域的应用。
Cao, T., Shi, XL., Hu, B. et al. Advancing Ag2Se thin-film thermoelectrics via selenization-driven anisotropy control. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56671-7.
来源：华算科技