傳統的等位劑摻雜涉及用溶質原子代替主體原子，是濕化學合成中提高半導體性能的一種常見策略。然而，這種方法面臨著嚴重的挑戰，如低溶解度和不可避免的載流子遷移率損失，這阻礙了性能的提高，特別是在熱電領域。近日，南京理工大學徐骉、婁悅、付良威、黃鳴、吉林大學Wang Xiyang報道了一種新的溶劑摻雜策略，該策略通過穩定陽離子或陰離子空位有效提高了納米晶體中的載流子濃度。
本文要點：
1) 密度泛函理論計算和對分布函數測試表明，溶劑摻雜增加了原子有序性，降低了變形勢，從而顯著提高了載流子遷移率。此外，溶劑分子轉化為碳有助于進一步抑制基板中的晶格熱導率。
2) 作者在溶劑摻雜的Bi2S3中獲得了≈1.0的高ZT值和1.47%的測量熱電轉換效率。同樣，在溶劑摻雜后，SnS的ZT值顯著增加了≈150%。該研究展示了溶劑摻雜策略在熱電領域的應用，并表明了其在晶體管、光伏和催化等其他領域的潛力。
Fanshi Wu et.al Unconventional Solvent-Doping-Induced Ultrahigh Carrier Mobility Leads to Excellent Thermoelectric Performance in Eco-Friendly Bi2S3 and SnS Adv. Energy Mater. 2025
https://doi.org/10.1002/aenm.202405859
