完成单位：重庆大学分析测试中心

完成人：周小元、张斌、公祥南、邹函君、郭莉杰、王国玉、卢旭、

　　　　周楷、王桂文、彭坤岭

成果简介：

　　热电转换技术作为一种绿色的清洁能源技术，可直接实现热能与电能的相互转换，为能源危机与环境污染问题提供了可能的解决途径。本项目通过自主技术/设备与多种材料生长方法，成功实现了多种热电材料的生长及优化，并利用X射线光电子能谱、透射电子显微镜、拉曼光谱、电-热输运等测试技术发展了多种热电材料分析方法，系统的研究材料的微结构与其热电性能等，探索热电材料微结构-性能的关系与性能优化的方法，取得以下重要成果：1）通过自主设计、搭建的单晶生长设备，实现了系列高品质单晶的生长，为单晶体系的研究提供了重要的材料支撑；2）探索并总结了热电性能优化方法与策略；3）借助微解析方法，定性/定量的解析了材料微结构-性能关系，为热电材料性能的优化奠定了理论基础和技术支撑，具有重要的指导意义与实际应用价值。

创新点及科学价值：

　　1．自主设计并完成单晶生长设备搭建，实现了系列高品质块体单晶的生长，包括SnSe、SnS、SnSb2Te4、GeSb2Te4、Cr2Ge2Te6等。其中，部分体系为国际/国内首次报道，拓展了单晶材料在热电及其他半导体领域的研究与应用。

　　2.基于测试表征结果，优化材料的生长方法/条件，探索热电性能调控手段（如纳米孪晶工程等）、开发新型材料体系（如SnS、SnSb2Te4等），为高性能热电材料的生长提供了重要参考。

　　3.综合利用先进的显微学方法，建立原子尺度材料结构信息的定量解析方法，为热电材料的微结构设计与性能优化提供了思路。

社会经济效益：

　　1.本项目的部分研究成果在Energy Environ. Sci.；Mater. Today；Adv. Energy Mater.；Adv. Funct. Mater.等能源/材料领域权威期刊发表SCI论文30余篇（其中，影响因子>10共10余篇），他引600余次，撰写英文专著1章节，申请发明专利10项。

　　2.本项目的成果受到了同行的广泛关注与高度评价，对热电材料及其相关领域的发展提供了重要的研究基础与技术支撑，具有良好的科学价值与社会效益。第一完成人周小元教授获得国际热电学会2018年度青年科学家奖；2016年度中国新锐人物特别贡献奖等殊荣，并多次受邀介绍本项目相关的工作。

　　3.为国内外多个科研单位提供了大量的高品质单晶材料及材料生长方法与设备技术等，促进了交流合作，推动了单晶于热电材料的研究与实际应用。

应用前景：

　　1.通过单晶材料的生长、性能优化、测试表征与分析，开发了多种体系的具有优异性能的热电材料；且有望为众多基础物理科学问题的研究提供高质量的单晶材料。

　　2.本项目提出的热电材料性能优化策略（如纳米孪晶工程、低维热电材料Cr2Ge2Te6等），有助于促进热电材料研究领域的发展与实用化进程。

　　3.本项目开发的微结构定量解析方法，有助于基于高分辨电子显微像的结构定量化解析的发展，推动其在相关材料中定量化研究的应用。