在绿色制造领域，热电技术因能实现热能与电能直接转换，在低品位热能收集和固态冷却方面潜力巨大，有望推动电子产品向可持续方向转型。然而，当前热电材料制造面临诸多挑战。

目前，块状 Bi₂Te₃多晶材料常用复合合成工艺，包含熔化、球磨、热压和放电等离子烧结等步骤，通过引入多种结构缺陷来增强性能。薄膜合成则受物理厚度和基底兼容性限制，性能增强多依赖沉积后退火处理。

近年来，科研人员虽在物理气相沉积掺杂剂和织构调控、丝网印刷工艺纳米粘合剂等方面付出巨大努力，但让 n 型 Bi₂Te₃薄膜在室温下功率因数阈值突破 20 μW cm⁻¹ K⁻² 仍极具挑战。而且，从单晶剥离获得的高性能热电薄膜，因可扩展性有限(<5 cm²)，难以实际应用。传统方法在微调塞贝克系数、电导率等关键参数以及 n 型 Bi₂Te₃薄膜可扩展性方面也存在难题。

不过，一项发表于《科学进展》的新研究带来了突破。研究团队提出独特方法，利用磁控溅射(MS)和真空热蒸发(VTE)这两种半导体行业常用技术的协同作用，沉积一系列 VTE@t%MS - Bi₂Te₂.₈₅Se₀.₁₅薄膜(t% = MS 层厚度/[VTE + MS]×100%，总厚度固定为 1 μm)，并精准调整 MS 层比例。

通过同质层融合调节不同厚度比例(t%)的载流子和迁移率，如同元素掺杂。该方法协同调节了薄膜的塞贝克系数、电导率、热导率和机械柔韧性。最终，在尺寸达 120 cm²的可伸缩薄膜中，室温下实现高达 30.0 μW cm⁻¹ K⁻²的超高功率因数，且因引入微结构缺陷，弯曲性能增强。将这种先进薄膜集成到平面器件配置中，可实现高输出性能，具备有竞争力的发电和冷却性能。

毛博士表示：“这些结果不仅为理解和操纵热电薄膜的结构 - 性能关系提供了关键框架，还有助于可扩展和灵活的无机半导体的进步。”此研究为绿色制造领域热电薄膜制造提供了新思路，有望推动可持续电子产品发展。

更多信息： Dasha Mao 等，《具有高热电性能的同质层柔性 Bi 2 Te 3基薄膜》， 《科学进展》(2025 年)。