近日，重点实验室的陈跃星助理教授、郑壮豪研究员课题组在国际权威学术期刊Nature子刊《Nature Communications》发表了题为" Deviceization of high-performance and flexible Ag2Se films for electronic skin and servo rotation angle control "的研究成果，该工作首次采用硒气氛扩散反应的方式制备Ag2Se基热电薄膜，在实现高功率因子、高择优取向的硒化银热电薄膜基础上，同时获得较好的柔性性能。 进一步基于电子皮肤应用的需求，优化材料制备工艺、电极选型与匹配、机械性能的改善，最后结合有限元分析，验证得到面内器件的最优空间配置；最终在与传统P型Sb2Te3薄膜构建的柔性器件获得可用于信号获取、驱动的温度传感器，并成功应用于人体中实现局部运动监测。深圳大学物理与光电工程学院教师陈跃星助理教授、昆士兰科技大学史晓磊研究员、深大硕士毕生(目前为中科院物理所与北京量子信息科研院联合培养博士生)张君泽为共同第一作者，我院郑壮豪研究员、昆士兰科技大学陈志刚教授为该论文的共同通讯作者，深圳大学为第一通讯单位。

硒化银（Ag2Se）热电材料作为一种可以在近室温范围内拥有高热电性能的材料，同时其元素储备较为丰富且对人体无毒无害，已成为热电领域内的研究焦点。但是，受限于硒化银材料在传统制备过程在制备中容易出现银元素的氧化、元素比例偏失，以及机械性能较差等问题。同时，对于基于电子皮肤应用的低品质热能回收材料设计的相关研究较少，这也是制约更广泛热电材料应用发展的一大阻碍。

针对该难题，研究团队首先专注于进一步提高Ag2Se薄膜的热电性能并增强其柔性，基于这些高性能、柔性薄膜优化器件的设计，最后拓宽了薄膜器件应用场景。通过Se蒸气与Ag前驱体薄膜在固气相中的扩散反应，我们在柔性PI基底上的Ag前驱体薄膜制备了Ag2Se薄膜，通过优化工艺获得了(013)择优取向的Ag2Se薄膜。最终在363 K时实现接近30 μW cm−1 K−2的功率因子（在室温下为23 μW cm−1 K−2）。基于此，我们设计了一种由聚乙酸月桂酯组成的高柔性有机复合保护层，显著提高了薄膜的柔性，同时不降低其热电性能。此外，基于器件应用场景，我们合理设计了柔性器件，在42 K的温差（ΔT）下其输出功率密度(ω)高达65 W m−2，超过目前报道的同类型柔性热电器件。

研究工作得到了国家自然科学基金面上项目、广东省自然科学基金杰出青年基金、广东省自然科学基金面上项目、深圳市科技计划等项目支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52680-0