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近日，中国科学院上海硅酸盐研究所能源材料研究中心光电转换材料与器件研究课题组提出了基于晶体结构单元的结构功能区的设计概念，并与热电转换材料与器件研究课题组合作，应用于光电和热电材料设计与制备。
运用这一新概念将同一晶体结构划分成不同的功能区，从几何实空间上解决在能量倒空间中相互制约的多个物理量。结合结构功能区概念的新型p型透明导体材料的设计与合成是黄富强研究员带领的研究团队最近完成的一项创新性工作。在新型p型含铜硫透明导电化合物研究中，提出了结构功能区的概念，将晶体结构分为导电功能区和绝缘功能区，分别负责导电和诱导透光，通过设计导电功能区和绝缘功能区实现高透明与高导电性的统一。导电功能区和绝缘功能区的创新概念已为现存的所有p型透明导体化合物结构所证实，并指导设计和合成出多种高性能化合物，其中单晶(~104S/cm)、块体(~250S/cm)和薄膜(~103S/cm)的导电率为文献报道最优。
结构功能区的概念已成功地推广至热电材料的设计，通过导电与阻热功能区构建，发现掺杂的Cu2MSnSe4(M=Zn, Cd)材料具有优异的热电性能，中高温热电优值达到0.65(700K)和0.91(860K)，与现有优异热电材料可比，突破了高性能热电材料均为窄禁带化合物的观点。结构功能区的研究工作得到Adv.Mater.（2009, SCI影响因子8.19）审稿人高度认同，指出“The value and interest of the paper rests in identifying a novel material system that, with further modifications, might be developed into an important p-type material for thermoelectric power generation”（此文的价值和意义在于发现了一类新的材料体系，在进一步的改进后，可能成为重要的热电发电应用p型材料）。
部分研究工作发表在Adv. Mater.2009 (21) 3808-12、Appl. Phys. Lett.2007 (90) 072109-11、Appl. Phys. Lett. 2009 (94) 202103-05、J. Appl. Phys.2007 (102) 116108-10、Chem. Mater.2007 (19) 3102-04等国际期刊上，并申请多项中国和国际专利且部分已获得授权。
上述研究工作得到了科技部重大研究计划、国家自然科学基金和中国科学院“百人计划”的资助。
Cu2MSnQ4 (M=Zn, Cd; Q=S, Se)的晶体结构图
几类常见热电材料中的导电功能区，绝缘功能区示意图
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