中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室在锗基石墨烯褶皱帕尔帖效应研究中取得重要进展。该研究首次发现了石墨烯褶皱中存在热电帕尔帖效应，并利用石墨烯纳米气泡技术显著增强褶皱的帕尔帖效应。相关论文发表在Small期刊上，并被遴选为背封面文章。

由于低维材料中的量子限域效应以及热声子输运的限制效应，石墨烯在热电研究中受到很多关注，相关研究主要通过纳米带、纳米孔洞以及异质集成等方法提升石墨烯的热电性能。褶皱作为石墨烯中普遍存在的一种结构，由于褶皱中的双层石墨烯结构在层间载流子隧穿过程中存在能量过滤作用，因而有望应用于热电领域。
 

上海微系统所研究人员利用扫描热显微镜技术，对锗基石墨烯褶皱在电流通过时的晶格温度分布进行研究，首次发现了石墨烯褶皱在微观尺度上的帕尔帖效应，其主要来自于褶皱的双层石墨烯结构中非平衡载流子的层间隧穿输运。

在石墨烯褶皱结构中，折叠的石墨烯形成了范德瓦尔斯同质结，在外加电场作用下，携带高能量的热载流子通过层间隧穿输运穿过石墨烯范德瓦尔斯同质结，将能量从褶皱的一侧携带传递向另一侧，从而导致了帕尔帖效应。

同时，研究人员利用石墨烯纳米气泡技术，制备出图形化的窄沟道石墨烯褶皱器件，并进一步实现器件结构阵列的可控制备，显著增强了褶皱的帕尔帖效应。石墨烯褶皱结构中帕尔帖效应的发现及增强手段，为实现石墨烯在器件温度控制上的应用提供了新的路径，并对于开辟范德瓦尔斯结在热电领域的研究及应用具有重要的意义。

来源：中国科学院上海微系统所

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