由于在高直流电和较大温差下的相不稳定，混合离子电子导体的应用受到限制。近日，武汉理工大学唐新峰教授，美国西北大学Mercouri G. Kanatzidis，华盛顿大学Jihui Yang报道了通过调节Cu₂Se基质和原位形成的BiCuSeO纳米粒子之间的肖特基异质结中Cu⁺离子和电子的行为，可稳定Cu₂Se。

文章要点

1）在直流作用下，Cu⁺离子通过离子电容效应在肖特基结处积累，改变了双电层中的空间电荷分布，阻碍了Cu⁺的长距离迁移，使Cu⁺离子的迁移减少了近两个数量级。此外，这种异质结阻碍了电子从BiCuSeO向Cu₂Se的转移，进而阻碍了界面上Cu⁺还原成Cu金属的反应，从而稳定了β-Cu₂Se相。

2）掺入BiCuSeO优化了载流子浓度，增强了声子散射，使得Cu₂Se/BiCuSeO复合材料在973 K时的ZT值达到峰值≈2.7，在400~973K时的平均ZT值达到≈1.5。

这一发现为稳定离子-电子混合导电热电材料提供了一条新的途径，并为控制这些以离子传输为主的材料中的离子迁移提供了新的见解。

Dongwang Yang, et al, Blocking Ion Migration Stabilizes the High Thermoelectric Performance in Cu₂Se Composites, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202003730

https://doi.org/10.1002/adma.202003730