通过强受限环境下结晶打破PEDOT:PSS薄膜中的热电折衷关系

《Journal of Materials Chemistry A》：Breaking the Thermoelectric Trade-off in PEDOT:PSS by Crystallization under Strongly Confined EnvironmentOpen Access

　　

受限环境下的结晶为工程化设计有机热电材料中的聚合物堆积、形貌和输运通道提供了一条途径。在此，我们系统地调节了通过光刻控制润湿制备的聚（3,4-乙撑二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）薄膜的面内受限横向尺寸（范围为 850 至 160 纳米），并研究了它们的热电性能。首先利用受限尺寸标度来控制结构组织和表面纳米调制，随后应用二甲基亚砜（DMSO）作为补充的后处理，以进一步重组富含 PEDOT 的区域并增强电输运。即使在后处理之前，图案化薄膜也表现出增强的电导率（σ），而塞贝克系数（S）没有随之下降，表明打破了传统的 σ-S 折衷关系。DMSO 后处理后，平均 σ 达到 5400 S cm-1，单个值高达 6200 S cm-1，而具有 160 纳米横向受限尺寸特征的受限最强薄膜也显示出增强的 S，从而产生 269 μW m-1 K-2 的最大功率因数。同时，减小受限尺寸促进了表面声子边界散射，限制了面内热导率，其中具有 270 纳米横向受限尺寸特征的样品提供了电荷和热输运之间的最佳平衡（最大 zT）。这些结果确立了在强受限环境下的结晶作为一种无填料方法，可打破溶液加工有机薄膜中的热电折衷关系。

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? 2026 作者。由英国皇家化学学会出版

2026

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