热功能材料与器件学术研讨会会议日程

 

林尚超

　　林尚超，副教授、博导、国家青年特聘专家。本科毕业于上海交通大学，博士毕业于麻省理工学院，曾任佛罗里达州立大学助理教授。主持国家自然科学基金面上项目、美国国家科学基金、美国化学会石油研究基金、军科委基础加强计划技术领域基金、上海航天先进技术联合研究基金等项目，参与国家自然科学基金重点国际合作研究计划等项目。担任2019中国工程热物理学会传热传质学术会议分会场主席，担任2021秋季美国材料学会年会分会场主席，担任Frontiers in Energy、Carbon Neutrality、Frontiers in Materials等期刊编委。主要学术贡献：揭示高分子聚合物、钙钛矿材料、碳纳米材料的新奇热物性，从外加物理场、亚稳态结构、化学改性等角度完善了微纳能质输运理论模型与调控机制，为更好地发展低碳能源转化和高效率散热提供理论指导。发表学术期刊论文60余篇，总引用4500多次，H-Index 31，ESI高被引论文3篇。作为第一或通讯作者在Nature Communications、Science Advances、ACS Nano、Advanced Functional Materials、JACS、npj Computational Materials等期刊发表论文十余篇。

　　
报告摘要：

　　卤族钙钛矿薄膜在太阳能电池、发光二极管、辐射探测器等光电转换领域的应用发展迅速，而对其塞贝克热电转换特性的机理研究与实际应用仍在起步阶段。其主要挑战来源于钙钛矿ABX3多元结构排列组合的高度复杂性；并且，目前仍缺乏能大幅提升其热电转换效率的元素掺杂与缺陷调控方法。本报告首先总结我们对卤族钙钛矿热电转换机理的第一性原理计算研究结果，揭示元素混合、缺陷结构、掺杂组分、应力工程等对其热导率、塞贝克系数、电导率、载流子弛豫时间等热电转换特性的影响。然后介绍能满足热电器件尺寸需求的钙钛矿单晶块体的溶液相和放电等离子烧结制备方法、掺杂方法和热电性能测量结果与分析，为新型钙钛矿中低温热电器件的发展提供理论指导与实验依据。

  马儒军

　　马儒军，南开大学材料科学与工程学院教授、博导，国家四青人才，科技部国家重点研发计划“变革性技术”重点专项课题负责人，主持国家自然科学基金面上项目（2）与国际交流项目、天津市自然科学基金重点项目等。2013年2月博士毕业于韩国成均馆大学纳米科技学院（导师：Seunghyun Baik教授），随后在该校能源科学学院与基础科学研究院从事博士后研究员的工作，并于2015年4月加入美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）裴启兵教授课题组继续从事博士后研究员的工作。2018年9月加入南开大学材料科学与工程学院。

　　主要研究方向为柔性主动/被动固态制冷材料与器件及多功能柔性热电材料与器件。近年来以通讯或第一作者发表的国际著名期刊有Science, PNAS, Nature Communications, Joule, Chemical Society Reviews, Energy & Environmental Science, Advanced Materials(3), Advanced Energy Materials, Nano Letters(6), ACS nano等；授权美国、中国、韩国专利10余项，申请国际专利2项。

报告摘要：

　　当前，电子器件集成度的提高导致的热失效问题日益突出，传统的散热技术已无法满足电子器件降温需求。这里我们主要从三方面来最大效率的实现热管理效果：1. 通过基于电卡效应的高效、环保、小型化固态制冷器件实现工作中电子器件热量的高效转移，使电子器件保持在最佳工作温度范围并维持其高效运行 [1-3]。2.转移的部分热利用可靠性强、环保、无噪音的高性能热电器件转化为电能，实现废热回收利用 [4-6]。3.未被利用的热通过零能耗、环保、易加工的辐射制冷器件快速散掉，进一步降低器件温度 [7-9]。三方面研究内容紧密结合、相辅相成，电卡制冷与辐射制冷为热电器件提供更大的冷热端温差，热电器件可将更多的热转化为电，并为电卡器件提供制冷所需的部分电能；辐射制冷加快热传输，提高电卡制冷效率。

参考文献

[1] R Ma, Z Zhang, K Tong, D Huber, R Kornbluh, Y Ju and Q Pei, Science, 2017, 357, 1130.

[2] Y Bo, Q Zhang, H Cui, M Wang, C Zhang, W He, X Fan, Y Lv, X Fu, J Liang, Y Huang, R Ma and Y Chen, Advanced Energy Materials,2021, 11 2003771.

[3] H Cui, Q Zhang, Y Bo, P Bai, M Wang, C Zhang, X Qian, R Ma, Joule, 2022, 6, 258.

[4] D Zhang, Y Mao, F Ye, Q Li, P Bai, W He, R Ma, Energy & Environmental Science, 2022, 15, 2974.

[5] D Zhang, Y Mao, P Bai, Q Li, W He, H Cui, F Ye, C Li, R Ma, Y Chen, Nano Letters, 2022, 22, 3417.

[6] C Zhang, Q Zhang, D Zhang, M Wang, Y Bo, X Fan, F Li, J Liang, Y Huang, R Ma, Y Chen, Nano Letters, 2021, 21, 1047.

[7] Q Zhang , Y Wang , Y Lv , S Yu , R Ma, PNAS, 2022, 119, e2207353119.

[8] Q Zhang, Y Lv, Y Wang, S Yu, C Li, R Ma, Y Chen, Nature Communication, 2022, 13, 4874.

[9] S Yu, Q Zhang, Y Wang, Y Lv, R Ma, Nano Letters, 2022, 22, 4925. 

 

张光祖

　　张光祖，博士，宾夕法尼亚州立大学博士后，华中科技大学集成电路学院、武汉光电国家研究中心教授，博士生导师，敏感陶瓷教育部工程研究中心副主任。入选国家人才计划青年项目，以第一或通讯作者发表Science advances、Advanced Material和Energy & Environmental Science论文70余篇，承担了涵盖基础研究和企业合作类项目20余项。拥有美国专利1项、国家发明专利18项，获日内瓦国际发明展会银奖2项。2018年获中国物理学会电介质物理专业委员会和中国硅酸盐学会特种陶瓷分会分别颁发的“优秀青年奖”；2021年获中国仪表功能材料学会电子元器件关键材料与技术专业委员会颁发的“青年才俊奖”。

　　

 
报告摘要：

　　铁电体特有的极化效应及其对电场、应力和温度等激励的特殊极化响应使其集电卡、储能、压电和热释电特性于一身，在环保（新型电卡制冷）、能源（大功率储能）和信息（压力传感、红外探测）领域应用广泛。铁电材料理论研究、性能提升和应用发展的关键和难点在于极化行为的精确有效调控。报告人近年着重研究了多场耦合下铁电材料极化行为的调控机理，分析了铁电材料“成分/微结构-边界条件/界面效应-极化特性”的内在关系，旨在提高铁电陶瓷、聚合物、陶瓷-聚合物复合材料及其器件的综合性能。报告将就最近的研究结果进行总结与汇报。

 

胡卫进

　　结合高频铁电测量和准静态电学测量技术，在宽频谱(0.0001-100 kHz)范围内系统研究了有机铁电聚合物P(VDF-TrFE)薄膜的铁电畴翻转动力学行为，发现其遵循传统的形核-铁电畴长大机制，利用空间电荷-铁电极化静电相互作用实现了有机铁电电容器的三态存储。利用稀土掺杂BiFeO3大幅降低其漏电流，在铁电隧道结中实现了105的高开关比；在隧道结中首次观察到铁电光伏效应，实现了铁电极化的光读取；提出利用界面势垒获取持续光电导的新机制，并在铁电/半导体异质结中实现了迄今最大的持续光电导(~106)；实验证实-In2Se3是兼具面内和面外极化的第三类二维范德华铁电材料，并在两端原型器件中观察到铁电极化相关的可变向二极管效应。近年来，以通讯作者或第一作者在Nature Communications、Advanced Functional Materials,、Nano letter、ACS Applied Materials & Interfaces、Scientific Reports等期刊发表论文多篇，在npj 2D materials and application发表二维铁电的综述。共发表论文39篇，他引1500余次，H因子20。担任Nature communications 等10余种国际期刊审稿人。于2017年获得中科院人才计划支持，2019年获得国家人才计划青年项目支持。

　　
报告摘要：

　　铁电忆阻器基于铁电极化对铁电/电极界面能带的调控，其阻态和铁电畴结构及其在外电场下的翻转密切相关。典型铁电忆阻器件包括铁电二极管、晶体管和隧道结。铁电二极管因较小的开关比而关注较小。在本报告中，我们通过稀土Sm掺杂改变铁电特性以及选择特定的金属电极材料，有效调控了金属/铁电界面肖特基势垒，实现了铁电薄膜自发铁电畴从单畴到多畴的转变，并研究了自发铁电畴对铁电二极管器件性能的影响。发现相比于自发铁电多畴器件，自发铁电单畴器件具有高达1.1×106的开关比，~30 ns响应速度等性能。结合第一原理计算，压电力显微镜观察、微观结构分析和光学表征等手段，我们证明肖特基势垒可以导致氧空位沿厚度的梯度分布，从而有效屏蔽极化电荷以促使铁电单畴的自发形成。这种梯度分布提供一个额外的内建电场，导致了电流-电压阻变特性曲线关于电压的强烈非对称性，并诱发大开关比。该工作提供了一个调控自发铁电畴的新方法，并揭示了自发铁电畴和铁电二极管器件性能之间的紧密关联，为设计良好性能的铁电二极管忆阻器件提供了新思路。