昆士兰科技大学的研究人员成功开发出一种新方法，通过将铜离子掺入碲化锗热电材料，显著提升了其将废热转化为电能的能力。

碲化锗作为一种热电材料，在电子设备中发挥着将热量转化为电能的重要作用，有助于节约能源并为小型设备提供电力。然而，受限于原子排列方式，其能量转换效率一直未能达到理想水平。

在《自然通讯》最新发表的研究中，昆士兰科技大学的研究团队详细阐述了其采用的针对性“铜掺杂”策略。该策略由陈永琪作为第一作者，与陈志刚教授、李猛博士、王晓东博士等共同参与完成。

陈志刚教授介绍，铜掺杂是通过向材料中添加少量铜来改变其特性，如提高导电能力的过程。针对碲化锗，研究团队创新性地采用了固溶体策略，精确引导铜离子取代材料中现有的原子，而非传统“间隙掺杂”方式中插入原子间隙的做法。

陈永琪表示，碲化锗的原子结构存在天然缺陷，影响了其热电性能。而通过靶向掺杂策略，将铜离子附着到材料晶体结构中的特定点，能够显著增强材料的热电性能，为高效能量转换提供了新途径。

研究结果显示，新材料在热电性能上取得了显著提升。陈教授指出，在热电学领域，研究人员通过计算“品质因数”来衡量材料将热能转化为电能或将电能转化为热能的能力。新材料的品质因数高达2.3，相较于之前版本的1.5，实现了超过50%的改善。

这一突破不仅为热电材料的研究开辟了新方向，也为绿色制造领域提供了更高效、更环保的能源转换解决方案。昆士兰科技大学的研究团队表示，未来将继续探索材料原子结构中的缺陷，并利用固溶处理技术进行精确改进，以生产出性能更佳、缺陷更少的热电材料。

更多信息： Yongqi Chen 等，《固溶处理促进铜离子扩散，推动 GeTe 基热电材料发展》，《自然通讯》(2025 年)。