近日，深圳大学物理与光电工程学院郑壮豪特聘教授团队在材料科学领域国际顶级期刊《Advanced Materials》上发表了题为“Precise Microstructural and Stoichiometric Control Advances Flexible Ag2Te Thin-Film Thermoelectrics for Wearable Energy Harvesting”的研究论文。我院教师陈跃星、在读博士研究生陈宁和澳大利亚昆士兰科技大学史晓磊研究员为论文共同第一作者，深圳大学郑壮豪特聘教授和澳大利亚昆士兰科技大学陈志刚教授为论文共同通讯作者，深圳大学为第一完成单位。
柔性热电器件能够利用人体、环境及工业设备中的低品位热进行能量转换，在可穿戴传感器、物联网节点和柔性自供能电子系统等领域具有重要应用前景。碲化银（Ag2Te）因具有近室温热电响应、本征延展性、窄带隙和较高载流子迁移率，被认为是极具潜力的n型柔性热电材料。然而，现有Ag2Te薄膜普遍存在载流子迁移率偏低、功率因子有限等问题，限制了其在低温差热感知和可穿戴能量收集场景中的应用。
针对上述问题，研究团队提出两步热蒸发结合后退火的薄膜制备策略，在280 °C聚酰亚胺（PI）柔性衬底上沉积Ag2Te薄膜，并经250 °C后退火处理，实现薄膜微观结构、择优取向和Ag/Te化学计量比的协同精准调控。优化后的Ag2Te柔性薄膜在室温下获得4,756 cm2 V−1 s−1的载流子迁移率和17.9 μW cm−1 K−2的功率因子，峰值功率因子达到18.5 μW cm−1 K−2，显著优于已有Ag2Te薄膜及其块体材料。
研究表明，沉积温度和退火处理能够有效优化Ag2Te薄膜的结晶质量、缺陷态和Ag富集化学计量；低应变晶界、缺陷钝化、费米能级调控以及局部势能调制共同促进了载流子的高效输运。基于该薄膜构筑的柔性热电器件在ΔT = 40 K时功率密度达到约11 W m−2，并表现出快速瞬态响应和良好弯折稳定性。在外部信号处理平台辅助下，该器件还实现了LED矩阵温差识别和机器人热触发抓取演示，展示了其在柔性热感知、智能人机交互和低品位热能收集等方向的应用潜力。本研究从“沉积—退火—结构—输运—器件”全链条阐明了Ag2Te柔性薄膜热电性能提升机制，为高性能n型柔性热电薄膜的可控制备提供了新的技术路径，也为下一代可穿戴电子、实时热感知系统和物联网低功耗节点的发展提供了材料基础。研究工作得到了国家自然科学基金等项目支持。
全文链接：https://doi.org/10.1002/adma.73227
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