Mg₃Sb₂基材料是近年来发现的一类新型热电材料，被认为是下一代商用室温热电材料的重要候选材料。然而，p型Mg₃Sb₂基材料的电输运性能优化是领域难题，受限于(1)低的价带简并度与态密度有效质量和(2)室温附近电导率不高以及不利的离化杂质散射。通过先进的角分辨光电子能谱（ARPES）技术以及电子能带结构的理论计算和实验研究，本研究阐明了Mg₃Sb_2-xBi_x薄膜中外延应变、SOC效应和本征点缺陷对其价带电子结构与电输运的影响规律和调控新机制。结果发现，利用可控的外延应变、Bi含量调控SOC可实现价带电子结构的显著调控。ARPES电子结构表征和理论计算发现，InP衬底上生长的面内压缩应变的Mg₃Sb₂薄膜以及Mg₃Sb_0.5Bi_1.5薄膜中获得了高简并度价带结构，显著提高了价带的态密度有效质量，并在p型材料中获得热电功率因子的大幅度提升。此外，通过变温ARPES测量及扫描隧道谱（STS）揭示n型Mg间隙的热激发是产生反常电输运、劣化室温附近热电功率因子的重要机制，并发现p型Mg₃Sb₂薄膜中存在新颖的Lifshitz电子相变。本研究丰富了Mg₃Sb₂基材料的电子能带结构调控的内涵，并为p型Mg₃Sb₂基材料的热电性能优化提供了重要借鉴。

     柳 伟，武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室研究员，长期从事热电材料的多尺度调控及热电输运优化研究，主持和参与了多项科技部国家重点研发计划课题以及国家自然科学基金项目。近年来，作为主要负责人完成了MBE-STM-ARPES研究平台的建设，并基于热电单晶薄膜以及人工异质结和超晶格开展了表界面效应、电子能带结构优化以及新颖的磁性拓扑物性调控等方面的研究工作，发现了异质结和超晶格有序构造以及界面作用优化电输运的一些调控规律和新机制。以第一作者/通讯作者在Sci. Adv.、Phys. Rev. Lett.、Natl. Sci. Rev.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.等上发表SCI论文30多篇，发表文章被引用3000余次，单篇最高他引700多次。曾获国际热电学会Goldsmid 奖、中国材料研究学会优秀青年学者奖。