超平滑镁掺杂CuCrO2薄膜：热电性能优化与能量收集新突破

为解决可持续能源收集需求，研究人员通过直流磁控溅射技术制备了超低表面粗糙度的CuCr1?xMgxO2（0.03≤x≤0.15）热电薄膜。精准调控Mg掺杂浓度显著优化了薄膜相组成与晶体结构，实现5 at%掺杂样品0.26 nm的创纪录低粗糙度，并获120 μW m?1 K?2的高功率因子，性能超越同类材料2-3倍，为多功能氧化物器件设计提供新范式。

　　

在可持续能源技术发展的驱动下，这项研究通过直流磁控溅射（DC magnetron sputtering）制备出表面粗糙度极低的镁掺杂CuCrO₂薄膜。科研人员精确调控Mg掺杂比例（x=0.03-0.15），发现其对CuCr_1?xMg_xO₂薄膜的物相组成具有决定性影响——不仅能调控CuCrO₂、CuO、Cu₂O和MgCr₂O₄等物相的比例，更在5 at%掺杂浓度下创造出0.26 nm的突破性表面平整度（测试面积10 μm²）。

这种原子级光滑表面大幅减少了电荷载流子（charge carrier）的散射效应，使得材料电导率显著提升。当x=0.05时，薄膜在125°C下展现出120 μW m^?1 K^?2的优异功率因子（power factor），性能达到同类材料的2-3倍。研究还揭示了镁掺杂浓度与间隙氧缺陷（interstitial oxygen defects）的黄金比例，为设计新一代热电能量收集（thermoelectric energy harvesting）器件提供了明确指导。这项突破不仅推动了多功能氧化物（multifunctional oxides）的发展，更为环境传感等应用开辟了可规模化生产的材料解决方案。