基于量子效应的电子-声子解耦机制优化热电材料性能

报告人

Prof. Jiaqing He (何佳清)

Southern University of Science and 

Technology

时间

2026年4月15日（星期三）上午10：00

地点

物质科学教研楼B902会议室

何佳清，南方科技大学物理系讲席教授，入选国家级领军人才、广东省杰出人才、深圳市杰出人才培养对象并当选美国物理学会士(APS fellow)。1998年获得武汉大学物理学学士学位；2004年获得武汉大学与德国于利希研究中心联合培养的物理学博士学位。2004年至2012年，先后在美国布鲁克海文国家实验室和西北大学工作。长期从事凝聚态物理实验研究，主要研究方向包括透射电子显微学、热电材料与器件物理以及精细结构与物理性能关联性。迄今在SCI杂志上发表论文320多篇，包括通讯作者论文Science 5篇、Nat. Mater. /Nanotech. / Joule 6篇、PRX/PRL 5篇，Nat. Commun. /Sci. Adv. 10篇等170多篇，论文被引用4.7万多次，H因子102，多次入选Clarivate全球高被引学者；获国际国内发明专利32项。曾获广东省自然科学奖一等奖、教育部自然科学奖一等奖和深圳市自然科学奖一等奖等奖励。现担任PRX、PR materials等国际期刊编委。

报告摘要

热电材料通过实现热能与电能的直接转换，在能源回收与固态制冷等领域具有重要应用。然而，电子输运与声子输运之间的强耦合关系限制了热电优值 (ZT) 的进一步提升。针对这一问题，本报告提出并系统总结了多种基于量子效应的电子—声子解耦策略。首先，通过构建原子、纳米和介观尺度的“多尺度分层结构”，实现对不同波长声子的全波谱散射，从而显著降低晶格热导率。其次，利用“高熵”策略，通过高熵稳定效应实现电子离域化与声子局域化，促进电子与声子输运行为的有效分离。进一步地，通过在体相材料中引入“量子间隙层”，利用低维结构的量子限制效应与界面散射机制，实现对声子输运的阻挡并保持电子传输通畅。此外，通过原位电镜与超快电子衍射研究揭示了热电材料AgCrSe₂中Ag⁺离子由晶格振动向短程关联结构演化并促进快速扩散的机制，该过程通过增加局域自由体积和降低扩散势垒形成类无序固体结构，从而实现超低晶格热导率。上述研究从结构设计、量子调控与原子尺度动力学角度揭示了电子-声子解耦的新物理机制，为设计高性能热电材料提供了新的理论基础与研究思路。