研究發(fā)現(xiàn)具有層狀結(jié)構(gòu)的SnSe的二維界面對(duì)聲子具有強(qiáng)烈的散射作用 (圖1左)，使得SnSe沿著層間方向具有很低的熱導(dǎo)率，在773K溫度下可達(dá)最小理論值 ~ 0.18 W/mK。尋找低熱導(dǎo)率材料和降低熱導(dǎo)率是熱電領(lǐng)域長(zhǎng)期以來提高熱電優(yōu)值ZT的有效途徑。在聚焦SnSe層間低熱導(dǎo)率的基礎(chǔ)上，如能在此方向上實(shí)現(xiàn)高的電傳輸性能，則可實(shí)現(xiàn)高的熱電性能。通過簡(jiǎn)化由 Wiedemann-Franz和Pisarenko關(guān)系決定的載流子濃度對(duì)ZT值的束縛后，ZT值關(guān)系可簡(jiǎn)化為: ，可見提高層間電傳輸性能需同時(shí)優(yōu)化載流子遷移率 (m) 和有效質(zhì)量 (m)。 由于SnSe材料在800K溫度點(diǎn)存在一個(gè)從Pnma到Cmcm的相變，經(jīng)過同步輻射和變溫TEM實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)該相變從600K便開始持續(xù)發(fā)生。利用該持續(xù)相變特性，通過調(diào)整電子摻雜濃度可將輕導(dǎo)帶和重導(dǎo)帶之間經(jīng)歷一個(gè)簡(jiǎn)并收斂 (增加有效質(zhì)量和減小遷移率) 和退簡(jiǎn)并收斂 (減小有效質(zhì)量和增加遷移率) 的過程。利用這一過程，恰好優(yōu)化了遷移率和有效質(zhì)量的乘積 (mm) (圖1中)，使得SnSe在整個(gè)溫度范圍內(nèi)都保持較高的電傳輸性能。通過對(duì)比電子和空穴摻雜的n型和p型SnSe材料發(fā)現(xiàn)，通過電子摻雜后Sn和Se的p軌道在導(dǎo)帶底會(huì)產(chǎn)生電子離域交疊雜化（而在價(jià)帶頂則不存在這一現(xiàn)象），使得n型SnSe的電荷密度增大到足以填滿層間空隙，實(shí)現(xiàn)了層間電子的隧穿

? 本征的SnSe的層狀結(jié)構(gòu)就像一堵墻，可以同時(shí)阻礙聲子和載流子 (電子和空穴) 的傳輸。但通過重電子摻雜后，導(dǎo)帶底的電子離域雜化現(xiàn)象增大了電荷密度，在墻內(nèi)和墻之間只為電子量身定制了一條傳輸?shù)乃淼溃鐖D2所示。在大電荷密度的基礎(chǔ)上，加之連續(xù)相變引起的能帶結(jié)構(gòu)變化和晶體對(duì)稱性的提高三個(gè)主要因素使得SnSe在層間方向表現(xiàn)出優(yōu)異的電傳輸性能，當(dāng)溫度高于700K時(shí)，在SnSe的層間方向產(chǎn)生了比層內(nèi)更優(yōu)異的“三維電荷”傳輸效應(yīng)。這種 “二維聲子/三維電荷” 傳輸特點(diǎn)大幅提高了n型SnSe的熱電性能。