近日，能源和环境科学领域国际顶级刊物《Energy & Environmental Science》发表了我校理学院物理系孟祥颖副教授（第一作者）和材料科学与工程学院秦高梧教授（通讯作者）合作研究成果的论文（“Band Engineering of Multicomponent Semiconductors: A General Theoretical Model on the Anion Group”， Energy Environ. Sci., 2018, 11, 692-701）。该研究成果发现了决定多元半导体带宽和端际位置等重要物理参数的“基因”，从而为未来各类多元半导体设计提出了简明的设计路线。

能量转换用半导体涉及光电、光催化和发光材料等，是未来解决人类能源和环境问题的重要新材料。然而，目前广泛研究和工业上使用的半导体都局限在单质（如Si，Ge等）和二元系半导体（如TiO2, ZnO, WO3等）。理论上，三元和多元半导体的存在数量要高出单质和二元系半导体几个数量级，在“结构-成份”设计上具有更为广阔的空间，从而有更大的几率获得清洁、稳定、高效的能源与环境材料。遗憾的是，目前寻找到的有效能量转换多元半导体甚少。鉴于多元半导体构象的复杂性，目前缺乏通用的多元半导体能带设计的理论指导。

面向这一具有重要实际应用价值的科学问题，孟祥颖副教授和秦高梧教授依托国家杰出青年科学基金项目（No. 51525101）和国家重点研发计划项目（No. 2016YFB0701100）资助，通过历时四年多的合作研究，在国际上首次提出了“多元半导体能带设计的基团理论”。该理论以钙钛矿及尖晶石型结构的两类典型半导体为例，指出了阴离子基团决定半导体带宽，阳离子影响端际位置，阐明了能带设计的通用基团模型，并在一级近似下预测了A位阳离子为碱金属或碱土金属的钙钛矿及尖晶石型多元高效光催化材料的带边结构，预测结果与实验相符。

这一理论成果为多元能量转换半导体材料与器件的设计，如光催化剂、太阳能电池、光响应材料等，提供了理论支撑和未来发展方向，极大提升了目标半导体材料设计的成功几率和研发效率。

该项研究得到了国家杰出青年科学基金项目（No. 51525101）和国家重点研发计划项目（No. 2016YFB0701100）资助。

链接  《Energy & Environmental Science》期刊由英国皇家化学会创办，影响因子29.518，在能源和环境科学领域400余份期刊中排名第一。

　　文章链接：http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ee/c7ee03503a#!divAbstract（Energy Environ. Sci., 2018, 11, 692-701）