二维材料由于尺寸的极大减小，在电子设备微型化的当下具有很好的应用潜力，因而受到广泛关注。对于电子器件和热电器件，需要材料具有好的电输运特性。探索高迁移率和高热电优值二维材料是当前研究的一个重要方向。最近，理论预测了单层α-Te的稳定存在 [Zhu et al., Phys. Rev. Lett. 119, 106101(2017)]，不同于以往热电材料多为复杂晶格结构的化合物，单层α-Te为简单晶格的单元素体系。
李武研究员课题组通过分析单层α-Te的物理特性，认为其会具有很好的热电性能，并通过第一性原理计算得到验证。计算发现N型单层α-Te的热电优值在300-700 K的温度区间可以达到0.55－1.46；同时，电子迁移率高达2500－630 cm2/Vs。进一步研究发现，由于ZA声子对电子的散射起主导作用，通过施加应力，ZA声子由二次关系转变为线性关系，ZA声子数极大减少，使得声子散射作用减弱，电子迁移率和热电优值都增加。当施加4%的应力时，在300-700 K温度区间，电子迁移增加到8000－1500 cm2/Vs；热电优值提高到0.94－2.03，与当前最先进的三维热电材料相近。
图：不同应力作用下N型单层α-Te的（左）迁移率和（右）热电优值
研究结果发表于ACS Applied Materials & Interfaces，标题为“Strain-Induced Ultrahigh Electron Mobility and Thermoelectric Figure of Merit in Monolayer α-Te”。论文第一作者是马金龙副研究员（现为华中科技大学教师），合作者包括克莱姆森大学（美国）的博士生孟繁臣（共同指导）、Jian He教授，以及郑州大学的贾瑜教授。研究工作受国家自然科学基金，广东省自然科学基金和深圳市科创委学科布局项目资助。
李武研究员2008年以来一直从事热、电以及热电输运的研究工作，通过发展计算方法和开发计算工具，极大地推动了微纳尺度传热和热电材料等领域的发展。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c10236