光电晶体及其器件作为激光技术的关键材料和器件，被诸多国家 列为优先发展的技术领域。本项目在国家 863 计划、天津市重大科技 攻关、国防科工局民口配套等项目支持下，瞄准国家需求，围绕产品 化关键技术攻关，取得了以下主要科技创新： （1）自主设计基于经验数据库的智能计算机晶体生长自动控制 系统，并开发了晶体生长成套装备，应用于多种晶体生长，得到批量 推广应用。 （2）发展了两种非固液同成分共熔配比晶体的制备方法，实现 了 SLN 晶体和 SLT 晶体的批量、廉价制备。 （3）开发了宽温度范围工作铌酸锂电光调 Q 晶体及电光调 Q 开 关，在-55℃～70℃温度区间稳定工作，大幅提高了军用激光系统的温 度稳定性。（4）以高温度稳定性电光调 Q 开关为核心技术自主研发的系列 高温度稳定性铌酸锂电光调 Q 激光系统，实现了批量生产和应用。 （5）开发了满足激光雷达等长期在线工作的低内电场铌酸锂电 光调 Q 晶体和电光调 Q 开关。 （6）开发了高抗光损伤阈值的钽酸锂电光调 Q 晶体和电光调 Q 开关，典型 1064nm 波段的激光损伤阈值比铌酸锂晶体提高两个数量 级以上，且能够满足军工宽温度范围要求。

热电材料是能够实现热能与电能直接相互转换的新能源材料，在热电制冷和废热发电等方面有着广泛的应用前景，对于提高现有能源利用率和缓解能源危机有重要作用。相比于传统热电材料PbTe，SnTe由于其廉价、环保等优势而被广为关注。然而由于其极低的赛贝克系数（seebeck coefficient）长久以来SnTe的最高以及平均热电转换效率都远低于PbTe。 文章指出在铟元素摻杂引入共振能级的情况下，将SnTe与AgSbTe2复合，从而在优化材料功率因子的同时，降低了材料的晶格热导率。此外，透射电镜表明两者是以完全固溶的形式而非两相复合的形式存在。最终，在873K时的最高zT优值达到1.3，并在323K-873K温度区间内的平均zT优值达到0.84，是本征SnTe的3.44倍，为目前该体系平均zT值的最高水平。这种将引入共振能级和多相固溶结合起来的方法，也为提升其他体系热电材料的性能指出了一个值得尝试的方向。

热电效应（Thermoelectric Effects）提供了一种在热能和电能之间直接转化的手段，在现今世界能源和环境问题的背景下，热电效应作为一种清洁有效的能源转化方式而受到广泛关注。相比于传统的热电材料，I−V−VI2 (I=Ag; V=Sb, Bi; and VI=S, Se, Te)型半导体由于本征的极低晶格热导率而成为具有良好潜力的热电材料体系。尽管AgSbTe2是其中最为广泛研究的材料，但是由于其制备需要大量丰度较低的元素碲（Tellurium），且热稳定性较差，因而人们希望用更加廉价和稳定的AgBiSe2来代替。之前对于AgBiSe2的研究，主要集中在通过对其进行元素掺杂优化载流子浓度这一方面，而本文指出通过将AgBiSe2与AgBiS2复合，使用球磨的方法使两相完全固溶，可以更进一步降低材料的晶格热导率。结果显示，材料的热导率在773K温度下，从原本的~0.5 W/mK降低到了0.33 W/mK，成为这个体系到目前为止报道的最低的热导率。结合电性能用铟掺杂改性，最终，该材料在773K时的最高ZT值到达了0.9，与该体系之前取得的最高ZT相近，是本征AgBiSe2的2.5倍左右(如图所示)。这种运用球磨实现多相固溶以降低晶格热导率的方法，也为其他体系热电材料的相关研究指出了一个值得尝试的方向。

红外光电探测器在国防军事方面有重要的应用前景，比如红外制导、红外追踪、夜视仪等等。目前国外使用的主流红外光电探测器是基于碲镉汞的制冷型探测器和氧化钒/非晶硅的非制冷型探测器。对于碲镉汞探测器来说，一方面在高质量的材料生长上存在很大的挑战；另一方面它需要辅助制冷装置来提供 77 K 的低温环境，极大地限制了其便携性和广泛使用性。而基于氧化钒/非晶硅的非制冷型探测器由于其热辐射引发电阻变化的机制极大地限制了探测率（小于 10

碳化硅工程陶瓷材料具有优异的高温性能，能够满足高温和严酷环境使用环境。碳化硅工程陶瓷在工业领域具有最广泛的应用前景、并可能在较短时间内形成产业化规模，有巨大的市场潜力。国家科委在“九五”科技攻关项目“结构陶瓷产品开发”中安排了“高性能碳化硅热电偶保护管开发”的专题。通过产品开发牵引形成若干具有特色的高性能碳化硅陶瓷材料制备技术。

中试阶段/n该项目是采用纳米级别的加工制造技术制作具备纳米级尺度并且带有一定功能的光电子器件。纳米光电子器件的工作效率更快，能耗更低，具备强大的信息储存量，且体积和重量明显的变小。随着光电器件在通信、照明、传感器等领域上的运用，纳米光电器件的制备技术已经受到越来越重要的关注。该项目实现了一种低成本、大面积、易操作、高效的纳米结构制备工艺方法，可实现在各种材料表面纳米结构（50-500nm 直径纳米孔、纳

项目概况 针对目前密封存在有密封液蒸发快、稳定性差和不耐高温和腐蚀等缺点，本项目选择饱和磁化强度较高而抗氧化能力较高的Fe3O4作为磁流体的微粒磁性材料，使其溶于二辛酯基液形成性能稳定、蒸发慢和耐高温耐腐蚀的纳米磁流体。利用非接触式密封润滑技术，把优化配方的磁液体应用于高性能旋转轴密封器件中。在特殊设计密封闭合磁路系统中，使转轴与极靴极齿顶端的齿形间隙中产生强弱相间的非均匀 “O”型密封环，采用梯形极靴，多级并用，增加高导磁套筒来减小轴向泄漏，既达到密封目的，又起到润滑作用。本项目处于国内先进水平，拥有自主知识产权。 主要特点 1. Fe3O4磁性微粒的制备采用了改性溶胶凝聚法相的工艺技术，这种工艺技术可使磁性微粒的粒度可调，抗氧化能力强和稳定性好。 2．利用非接触式密封润滑技术，使优化配方的磁液体应用于高性能旋转轴密封器件中。 3．不同的旋转轴设计不同的磁路结构，能防止轴向泄露和提高耐压能力。 4．旋转轴密封件的泄漏率为10-11 cm3/s，每级的耐压能力均大于或等于0.2 atm。 技术指标     应用磁流体密封旋转轴比普通的机械密封轴相比，平均寿命提高9倍，平均节约原材料总成本350%。与普通旋转轴相比，耐压能力高，密封性能好，寿命高，原材料及部件成本显著降低，而且稳定性好。市场前景 通过现场的工业化证明，该产品和他们原来使用的普通密封轴相比，密封效果的明显提高，寿命长，性能稳定，最重要的是原材料总成本降低了610元，使用安全方便，在生产过程中无污染，无三废排放。该项目可应用于密封性能要求高，工作环境恶劣(如碱性液、污水等)的高性能机械旋转轴，该磁流体密封旋转轴满足了工业生产的需求，具有较好的经济效益和社会效益。目前已为国内多个企业所采用。

随着社会的发展与进步，日益突出的能源供需矛盾不断将寻找清洁、高效、经济的新型能源材料推向研究前沿。热电材料是一类能利用热电效应，直接将热能（包括太阳能、地热、工业余热等能量）转换成电能的材料，由于热电转换技术便捷、环保等优势，在车载冰箱、深空探测器电源等领域具有不可替代的地位，受到科学家们的高度重视。而探索发现低成本、高丰度、低毒性的高效热电材料，是该领域基础研究的重点，是一项面临巨大挑战的研究工作。 吴立明2004年发明了独特且安全的固相合成方法——硼硫化法（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4676-4681.），近期，课题组利用该方法，发现了一种新的四方相α-CsCu5Se3，并实现宏量合成。该材料拥有前所未见的独特晶体结构：Cs+由类中国结形状的Cu8Se8结构单元构筑的三维无限扩展结构，其中镶嵌Cs+金属阳离子。α-CsCu5Se3热稳定性好，表现出典型晶态固体的热传输行为，并遵循Umklapp散射机制，这与具有类液态的热传导行为的二元化合物Cu2-xSe完全不同。晶体学及热传输性能研究表明α-CsCu5Se3指出了一个有效抑制Cu+液体传输行为特征的方法。与吴立明老师2016年发现的高性能热电材料CsAg5Te3（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11431–11436）相比，α-CsCu5Se3的晶体单胞体积减小了30％，导致材料具有更强的原子间d轨道重叠作用，从而显著降低有效质量(m*)，这使得α-CsCu5Se3相比于CsAg5Te3实现了功率因子200％的增长，达到8.17 μW/cm/K2，是目前报道的碱金属富铜硫属化合物中最高值；同时，理论研究表明，由于结构中的Cu–Se软化学键和Cs+ 离子扰动作用，该材料具有很低的热导率。综合上述各方面因素，该化合物的本征热电优值ZT达到1.03（980 K）。进一步通过Sb掺杂优化热电性能的研究发现：Sb3+的孤对电子能够增大材料的晶格非谐性，有效增强Umklapp型散射，从而降低声子速度，使得α-Cs(Cu0.96Sb0.04)5Se3的晶格热导率进一步降低至0.40 W/m/K，热电优值ZTmax提升到1.30。该工作系统深入研究了α-CsCu5Se3体系结构和热电相关性能的关系，为低成本，高丰度，高性能硫属化合物材料的设计探索研究迈出重要的一步。

随着社会的发展与进步，日益突出的能源供需矛盾不断将寻找清洁、高效、经济的新型能源材料推向研究前沿。热电材料是一类能利用热电效应，直接将热能（包括太阳能、地热、工业余热等能量）转换成电能的材料，由于热电转换技术便捷、环保等优势，在车载冰箱、深空探测器电源等领域具有不可替代的地位，受到科学家们的高度重视。而探索发现低成本、高丰度、低毒性的高效热电材料，是该领域基础研究的重点，是一项面临巨大挑战的研究工作。 吴立明2004年发明了独特且安全的固相合成方法——硼硫化法（J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4676-4681.），近期，课题组利用该方法，发现了一种新的四方相α-CsCu5Se3，并实现宏量合成。该材料拥有前所未见的独特晶体结构：Cs+由类中国结形状的Cu8Se8结构单元构筑的三维无限扩展结构，其中镶嵌Cs+金属阳离子。α-CsCu5Se3热稳定性好，表现出典型晶态固体的热传输行为，并遵循Umklapp散射机制，这与具有类液态的热传导行为的二元化合物Cu2-xSe完全不同。晶体学及热传输性能研究表明α-CsCu5Se3指出了一个有效抑制Cu+液体传输行为特征的方法。与吴立明老师2016年发现的高性能热电材料CsAg5Te3（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 11431–11436）相比，α-CsCu5Se3的晶体单胞体积减小了30％，导致材料具有更强的原子间d轨道重叠作用，从而显著降低有效质量(m*)，这使得α-CsCu5Se3相比于CsAg5Te3实现了功率因子200％的增长，达到8.17 μW/cm/K2，是目前报道的碱金属富铜硫属化合物中最高值；同时，理论研究表明，由于结构中的Cu–Se软化学键和Cs+ 离子扰动作用，该材料具有很低的热导率。综合上述各方面因素，该化合物的本征热电优值ZT达到1.03（980 K）。进一步通过Sb掺杂优化热电性能的研究发现：Sb3+的孤对电子能够增大材料的晶格非谐性，有效增强Umklapp型散射，从而降低声子速度，使得α-Cs(Cu0.96Sb0.04)5Se3的晶格热导率进一步降低至0.40 W/m/K，热电优值ZTmax提升到1.30。该工作系统深入研究了α-CsCu5Se3体系结构和热电相关性能的关系，为低成本，高丰度，高性能硫属化合物材料的设计探索研究迈出重要的一步。

实现制作高性能、低成本电池器件的目标而采用简式构型器件新思路的系列研究，论文第一作者为程春课题组博士生黄毓岚。 课题组总结了传统钙钛矿太阳能电池（PSCs）在降低缺陷密度和优化能级方面的常用方法，以简化其结构。此外，课题组对不同的无电子传输层或者无空穴传输层PSCs的发展进行了分类和讨论，包括它们的工作原理、实现技术、尚存的挑战和未来的展望。