近日，课题组在硫化物钙钛矿光热转化和探测方面取得积极进展，相关成果以“Integration of Photo- and Thermal-Detection Based on Hexagonal Chalcogenide Perovskite Sr₈Ti₇S₂₁ with Full Spectrum Absorption”为题目发表于国际知名期刊《Advanced Functional Materials》。郑州大学物理学院为论文通讯单位，论文第一作者为课题组教师韩炎兵和研究生张晶露，通讯作者为我院李梦瑶，李磊，和史志锋老师。

近年来，硫族钙钛矿材料因其优异的光电性能和热稳定性而备受关注。然而，传统的正交晶系硫族钙钛矿材料由于其较大的带隙，通常在近红外区域的应用受到限制。本研究聚焦于一种新型的六方硫族钙钛矿Sr₈Ti₇S₂₁，该材料具有准一维的六方结构和显著降低的带隙，能够实现从可见光到近红外区域的全光谱吸收。基于其独特的光、热和电学特性，Sr₈Ti₇S₂₁在光热探测和热敏器件领域展现出广阔的应用前景。Sr₈Ti₇S₂₁是一种准一维六方结构的硫族钙钛矿材料，其晶格由一维的Ti-S6八面体链构成。这种结构赋予了材料较低的带隙，使其在近红外区域具有显著的光吸收能力。通过硫化处理SrTiO₃粉末，研究团队成功合成了Sr₈Ti₇S₂₁的粉末、块体、厚膜和薄膜等多种形式。实验表明，该材料在空气中可稳定至400°C，展现出优异的热稳定性。

Sr₈Ti₇S₂₁表现出负温度系数特性，其电阻随温度升高而降低。此外，Sr₈Ti₇S₂₁在可见光和近红外区域展现出强大的光吸收能力，使其适用于高效的光热转换应用。基于该材料的光热发电机能够在光照下快速升温，并通过温差产生电能。在标准1 sun光照下，该材料表面温度可升高至42.6 °C，其开路电压和短路电流分别达到179 mV和46 mA。此外，该材料还表现出对980 nm激光的高效响应，能够同时检测光和热信号。基于Sr₈Ti₇S₂₁的多功能特性，研究团队开发了一种火灾报警系统。该系统利用Sr₈Ti₇S₂₁的光热电效应，能够检测火焰的光和热信号，并提供火焰的方向信息。实验表明，该系统对火焰的检测准确率达到100%，定位误差小于±7.5°。

本研究通过系统地表征和应用开发，展示了六方硫族钙钛矿Sr₈Ti₇S₂₁在光热电探测领域的巨大潜力。其低带隙、高吸收和多功能特性使其成为一种理想的材料，可用于热敏电阻、光热发电机和火灾报警系统等多种应用场景。未来，这种材料有望在能源转换和环境监测领域发挥重要作用。

上图为基于 Sr₈Ti₇S₂₁-TEG 的火灾报警系统。a) 展示系统设计的流程图。b) 包括步进电机模块、模数转换器（ADC）和 Sr₈Ti₇S₂₁-TEG 的硬件电路图。c) 火灾报警系统的照片。d) 实际检测测试，展示系统的火灾检测能力。

该工作得到了国家自然科学基金等项目的支持。

文章链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202500792