近日，深圳先进电子材料国际创新研究院（下称“电子材料院”）在热电材料领域取得重要进展，相关成果发表于顶级期刊Nature Communications上（2022, 13:7738）。

为了实现全球碳排放目标，低碳技术越来越收到科学界和工业界的关注。热电（Thermoelectric，TE）技术通过利用塞贝克效应，将低品位热能回收并直接转化为电能，并避免了移动部件和排放问题，是一种环保的解决方案。要将该技术推广到实际工业应用中，关键是提高TE器件的能量转换效率（η）。然而，半休氏勒（Half-Heusler）器件中不良的电极键合会导致热损伤和巨大的效率损失，从而限制了其在高温场景下的实际应用。

在此背景下，电子材料院刘睿恒研究员团队与中国科学院上海硅酸盐研究所陈立东、柏胜强、黄健团队合作，通过一种热力学策略来筛选阻挡层元素，成功开发出了一种可行的解决方案以提高高温Half-Heusler热电器件的能量转换效率。实验发现，VIIB族元素与Half-Heusler之间的界面反应能几乎为0，并且该界面在1073 K时具有很高的热稳定性，使模块能够在高达1100K的高温下稳定工作，释放Half-Heusler的峰值性能。同时Half-Heusler与Cr金属之间形成的非共格无序界面消除了半导体-金属间的肖特基势垒，从而实现了理想的欧姆接触。通过该策略，可将Half-Heusler单级和Half-Heusler/Bi₂Te₃分段模块的能量转换效率分别提高至11.1%和13.3%，这也为其他电子器件的封装互连设计提供了启示。

该研究论文的第一作者为电子材料院刘睿恒研究员，共同第一作者为中国科学院上海硅酸盐研究所在读博士研究生邢云飞。这项工作得到了国家重点研发计划（No.2019YFE0103500）、国家自然科学基金委员会（No.U2141208）、上海市科学技术委员会（No.22ZR1471400）、中国科学院青年创新促进会（No.2019253）的大力支持。

供稿：战略研究办公室

审核：肖彬、刘睿恒