纳米结构工程是在电池、太阳能电池、热电等领域定制性能的关键策略。然而，受颗粒粗化的限制，纳米结构效应在材料的制造和使用过程中逐渐退化。

近日，南方科技大学何佳清教授，南京理工大学Biao Xu，Liangwei Fu采用简单的溶剂热法制备了尺寸均匀的Pb_1-xSb_xTe纳米立方体，并将其作为模型系统。在此基础上，提出了Pb_0.98Sb_0.02Te样品在烧结过程中晶粒收缩的解理断裂策略。

文章要点

1）与不含Sb的PbTe样品中的洁净晶界相反，Pb_0.98Sb_0.02Te样品中的晶界填充有细长晶粒(25±5 nm)，这些晶粒与附近的粗大晶粒(200-300 nm)具有相同的成分，但取向不同。有趣的是，密集的位错聚集在Pb_0.98Sb_0.02Te样品的细长和粗大晶粒之间的界面周围。这种新颖的分级晶界结构改善了电子输运并有效散射声子以将Pb_0.98Sb_0.02Te的κ_lat降低至0.37 W·m^-1·K^-1，接近非晶极限(0.36 W·m^-1·K^-1)。

2）研究人员最后在815 K时在Pb_0.98Sb_0.02Te样品中实现了约1.9的ZT_max，这是n型PbTe的最高ZT_max之一。更重要的是，Pb_0.98Sb_0.02Te晶粒的尺寸和热电性能在多次重复测试后几乎保持不变，证明了分级晶界的热稳定性及其在热电器件中的潜在应用，这也得到了器件测试的证实。

参考文献

Pengfei Xu, et al, Dramatic Enhancement of Thermoelectric Performance in PbTe by Unconventional Grain Shrinking in Sintering Process, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202202949

https://doi.org/10.1002/adma.202202949