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热电材料是一种功能材料，通过固体中载流子的运动实现热能和电能的直接转换。人们对热电材料的了解由来已久。1823年，德国人Zeebek发现，材料两端的温差可以产生电压，也就是俗称的热电现象。1834年，法国钟表匠珀耳帖在《法国物理化学年鉴》上发表了一篇关于在两种不同导体边界附近观察到的异常温差的论文。
这两个现象说明热可以制造电，而电可以转化为热或者用于制冷。这两种现象分别被称为塞贝克效应和珀耳帖效应。它们为热电能量转换器和热电制冷的应用提供了理论基础。随着环境污染和能源危机的日益严重，研究新型热电材料具有重要的现实意义。
热电材料传递热和电能，因此它们有利于发电或冷却应用。这些材料中的许多具有窄的带隙，尤其是对于冷却应用。电子制冷具有无噪音、无振动、无需制冷剂、体积小、重量轻等特点。，而且可靠，操作简单，制冷量调节方便。可用于空制冷量小、占地面积小的场合，如电子设备、无线电通讯设备中重要元器件的冷却。这对未来通信、5G芯片微电子器件等技术自立门户，引领精确控温前沿具有重要意义。
2021年7月30日，北航空航空航天大学的赵立东和南科大的何家庆在《科学在线》上联合发表了题为《动量和能量多波段对齐使能的发电和热电制冷》的研究论文。
本研究通过Pb合金化的方法制备了宽禁带SnSe晶体，它具有诱人的热电性能。合金化促进的动量和能量的多带排列导致在300 K下的~ 75μW·cm-1·K-2的超高功率因数，和~1.90的平均品质因数ZT。发现31对热电器件可以产生~4.4%的发电效率和约45.7 K的冷却δδTmax。这些结果表明宽带隙化合物可用于热电冷却应用。
总之，本工作首次尝试组装和表征了几对基于SnSe晶体材料的热电器件，结果表明它们可以实现显著的热电发电效率和通电冷却性能。研究表明，宽禁带SnSe晶体作为电子制冷材料具有很大的潜力。而且SnSe材料成本低、储量丰富、重量轻，具有非常重要的应用价值。
此外，2021年7月8日，《科学》杂志以首发和全文研究文章的形式发表了赵立东教授研究组在电子制冷材料与器件研究方面取得的新进展。动量和能量多波段排列支持发电和热电冷却。
本研究协调了动量空和能量空之间的多价带传输策略，大大提高了P型SnSe晶体的性能。搭建了基于SnSe晶体材料的装置，不仅实现了温差发电，还实现了大温差电子制冷。通常认为能带隙为33 kBT左右的SnSe晶体材料是一种理想的制冷材料，但这项工作表明，能带隙为33 kBT左右的SnSe晶体材料也具有很大的电子制冷潜力，并且具有成本低、储量丰富、重量轻的优点。
2020年3月13日，《科学》杂志发表了赵立东教授研究组题为《寻求新型、高效热电》的文章，全面阐述了作者对热电材料的研究观点。
本文提出了筛选新型高效热电材料的准则:大带宽、层状、低对称性晶体材料。同时，具有上述特性的半导体材料有望成为下一代高效热电材料。
2019年9月27日，北航空课题组赵立东在《科学在线》上发表了题为《低成本SNS 0.91 se 0.09晶体中的高热电性能》的研究论文。
该研究发现并利用了硫化锡多能带随温度的演化规律，通过引入Se优化了有效质量和迁移率之间的矛盾，从而在储量丰富、成本低廉、环境友好的SnS晶体材料中实现了高热电性能。
2018年5月18日，北航赵立栋空和南科大何家庆在《科学在线》上联合发表了题为《N型SNSE晶体中3D电荷和2D声子输运导致高面外ZT》的研究论文。
研究表明，N型硒化锡晶体在773开尔文面外的最大ZT为2.8±0.5。层状SnSe晶体的热导率在面外方向最低。本研究通过溴掺杂SnSe制备了层间电荷密度重叠的N型SnSe晶体。连续的相变会增加对称性，使两个收敛的导带发散。这两个因素提高了载流子迁移率，同时保持了大的Zeebek系数。研究结果可应用于2D层状材料，为在不降低热性能的前提下提高面外电传输性能提供了新的策略。
2016年1月8日，北京航空航天大学的赵立冬空和美国西北大学的Mercouri G. Kanatzidis在《科学在线》上联合发表了题为《空穴掺杂单晶SNSE中的超高功率因数和热电性能》的研究论文。
该研究报道了在空穴掺杂的硒化锡晶体中，在300和773开尔文之间，ZTdev1.34和ZT从0.7到2.0的记录。优异的性能来源于超高的功率因数，这归功于SnSe中多个电子价带的贡献，实现了高电导率和强Zeebek系数。SnSe是低温和中温范围内能量转换应用的强大热电候选者。
赵立东简介:
赵立冬，1979年出生于哈尔滨。2001年和2005年，他获得了辽宁工程技术大学的学士学位和硕士学位。2009年，他获得北京科技大学材料科学博士学位。2009年至2014年，他在巴黎XI大学和西北大学从事博士后研究。2014年加入北航杰出百人计划。2016年获得北京市模范师德称号。2017年获得国际热电学会青年科学家奖。2018年获得北京杰出青年基金资助。
主要研究兴趣是热电能量转换材料，发现了多种具有层状结构的高效热电材料，复杂的耦合热电参数受层状各向异性的协调和控制。在《科学》、《自然》、《化学》等杂志上发表了170多篇SCI论文。牧师，J. Am。化学。社会主义者脱线。和能源环境。Sci。，已被引用超过12000次。美国授权专利1项，国家发明专利10余项。
