AM：激光诱导定向结晶的单晶SnSe热电纤维：从一维纤维到多维织物

Nanoyu

2020-07-29

单晶材料由于其连续稳定的晶格，没有缺陷和晶界，具有优异的机械稳定性、低的光学损耗和优良的导电性，在高性能光学和半导体工业中得到广泛应用。例如，单晶硒化锡(SnSe)是高性能热电材料的纪录保持者，能够实现发电或制冷所需的热电之间的高效相互转换。然而，硬质、笨重的SnSe无法应用在柔性和可穿戴设备中。

近日，新加坡南洋理工大学魏磊教授报道了一种获得直径从微米到纳米的具有岩盐结构和高热电性能的超长单晶SnSe纤维的方法。

文章要点

1）该方法首先将SnSe热拉伸到多晶的、高度柔韧的、超长的、机械稳定的柔性纤维状衬底上。然后使用CO₂激光器在整个光纤上将SnSe芯重结晶为单晶。理论和实验研究均表明，单晶岩盐SnSe纤维具有较高的热电性能，可将862 K下的ZT值显著提高至2。

2）由此产生的单芯或多芯SnSe纤维不仅具有高性能的热电性能，而且具有很高的机械柔韧性和稳定性，使其适用于广泛的应用，特别是柔性和可穿戴的热电电子产品。与化学合成不同的是，物理热还原和激光重结晶制备单晶光纤的工艺适用于各种半导体材料和热电材料，这为通过可接近的材料、晶体结构转变甚至多核几何形状定制光纤的功能和性能提供了更多的可能性。

这种简单、低成本的方法为纤维状单晶材料在从一维光纤器件到多维可穿戴织物的应用提供了一条极有前途的途径。

Jing Zhang, et al, Single-Crystal SnSe Thermoelectric Fibers via Laser-Induced Directional Crystallization: From 1D Fibers  to Multidimensional Fabrics, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202002702

https://doi.org/10.1002/adma.202002702