近期，物理与电子信息学院张帅博士及其合作者在热电材料及器件领域取得系列重要进展。三项研究成果分别发表于《Scripta Materialia》《Physical Chemistry Chemical Physics》及《RSC Advances》等国际权威期刊。

论文1：在材料科学顶刊《Scripta Materialia》上发表研究论文

张帅博士在国际材料科学领域顶级期刊《Scripta Materialia》（影响因子IF=8.3，中科院二区TOP）上发表题为“Direct observation of interstitial Mg atoms in stable high-performance n-type Mg₃Sb₂-based thermoelectric materials”的研究论文。张帅博士为本文第一作者，李娟副教授、清华大学林元华院士为本文的共同通讯作者，潍坊学院为论文的第一单位。

该研究针对n型Mg₃Sb₂基热电材料中长期以来关于“间隙Mg原子”存在与否的争议，首次利用球差校正扫描透射电子显微镜在原子尺度实现了对轻元素Mg及其间隙占位的直接观测。研究发现，Mg原子同时占据晶格中的两个间隙位置，并引起主体晶格的轻微畸变。更为重要的是，该材料展现出优异的长期环境稳定性（室温大气存放6年）和高温热稳定性（450 °C退火144 h），其载流子浓度始终维持在6×10¹⁹ cm⁻³左右。该工作突破了该领域长期依赖间接推论的局限，将缺陷与性能的关联研究提升至原子尺度可视化的新高度，为设计兼具高功率因数与高稳定性的热电材料提供了关键的科学视角。

论文2：在物理化学权威期刊《Physical Chemistry Chemical Physics》上发表研究论文

张帅博士在国际物理化学领域权威期刊《Physical Chemistry Chemical Physics》（PCCP，英国皇家化学会旗下，影响因子IF=3.3）上发表题为“The influence of sintering temperature on the thermoelectric and mechanical performance of n-type Mg₃Sb₂-based materials”的研究论文。张帅博士为本文第一作者，李娟副教授、孙兵教授为本文的共同通讯作者，潍坊学院为论文的第一单位和唯一通讯单位。  相关研究成果聚焦于n型Mg₃Sb₂基热电材料的综合性能优化难题。研究系统探究了烧结温度（923 K-1123 K）对该类材料热电性能与力学性能的协同影响机制。结果表明，提高烧结温度虽能促进晶粒生长、降低载流子晶界散射，从而将室温热电优值（ZT）提升一倍（至0.24），但过高的温度会弱化细晶强化效应，导致硬度与断裂韧性分别下降24%和5%。在923 K下烧结的样品综合性能最佳，在725 K时峰值ZT达到约1.65，并展现出更优的机械性能。该工作揭示了“烧结温度-微观结构-宏观性能”之间的内在关联，为热电材料热电与力学性能的协同优化提供了重要的工艺指导。

论文3、在材料物理期刊《RSC Advances》上发表研究论文

张帅博士在国际知名期刊《RSC Advances》（英国皇家化学会旗下，影响因子IF=3.9）上发表题为“First-principles study of defect chemistry and thermoelectric performance of CaMg₂Sb₂”的研究论文。张帅博士为本文第一作者，李娟副教授、孙兵教授为本文的共同通讯作者，潍坊学院为论文的第一单位和唯一通讯单位。

相关研究成果聚焦于Zintl相热电材料CaMg₂Sb₂中n型输运性能受限的物理机制。通过第一性原理计算，研究系统揭示了该材料的缺陷化学、电子结构与热电输运性能的关联。计算表明，n型体系的功率因子远高于p型，在300 K和725 K时分别可达59 μWcm⁻¹K⁻¹和39 μWcm⁻¹K⁻¹，理论预测其峰值ZT可达1.52。缺陷分析进一步指出，富Mg和富Ca的生长条件有利于形成Mg和Ca的间隙供体缺陷，是实现n型导电的关键。该工作为设计和优化高性能n型AM₂X₂家族热电材料提供了明确的理论指导，打破了该类材料长期以来难以实现高效n型输运的瓶颈。