构建高价位Ge空位实现p型Cu2GeSe3高热电功率因子的突破

本文通过构建高价位Ge空位策略，成功突破I2-IV-VI3铜基类金刚石化合物（Cu2GeSe3）的载流子浓度瓶颈，实现1021 cm-3级金属导电性，并结合碘掺杂优化获得1.31 mW m-1 K-2的创纪录功率因子（PF）及0.68的峰值zT值，为热电材料性能提升提供新思路。

　　

Highlight
本研究创新性地在Cu₂GeSe₃中构建高价位Ge空位，意外发现该材料可天然容纳大量Ge空位（经电镜验证），使载流子浓度飙升至~10²¹ cm^-3，电导率呈现金属特性。通过硒位点碘掺杂进一步调控载流子浓度，最终在323-773 K温区实现1.0 mW m^-1 K^-2的平均功率因子（PF），创I₂-IV-VI₃家族最高纪录。

Results and discussion
XRD分析显示（图1a-b），Cu₂Ge_1-xSe₃样品结晶度高，正交相为主相。当x=0.2时出现杂质峰，表明Ge空位极限浓度约15%。电输运测试证实，Ge空位使样品呈现类金属导电行为，载流子迁移率保持良好。碘掺杂后，Cu₂Ge_0.9Se_2.89I_0.11的PF峰值达1.31 mW m^-1 K^-2（773 K），较本征样品提升470%。

Conclusion
通过Ge空位与碘掺杂协同策略，成功突破Cu₂GeSe₃热电性能瓶颈。该工作为I₂-IV-VI₃化合物提供"高价空位调控载流子"的普适性优化方案。