孙永兴，杨炯，席丽丽，邱吴劼，吴立华，张文清†

①上海大学材料科学与工程学院，上海 200444；②上海大学材料基因组工程研究院，上海 200444；③中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室，上海 200050

电热输运微观机制理解与新热电材料设计*

孙永兴①，杨炯②，席丽丽③，邱吴劼③，吴立华②，张文清①②†

①上海大学材料科学与工程学院，上海 200444；②上海大学材料基因组工程研究院，上海 200444；③中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室，上海 200050

基于材料微观理解的热电材料理论设计是热电领域的研究趋势，可以大大加快热电材料的研发速度。用三个热电材料的理论设计实例，综述了与能级简并相关的能带工程、复杂化合物中导电通道和电热输运性能独立调控，以及具有反常热导率变化的半晶态化合物等方面的研究，涵盖了电和热输运的多个方面，同时也指出了几个热电材料理论设计的未来发展方向。

热电材料；理论设计；能带简并；导电通道；半晶态

热电转换技术利用半导体材料的Seebeck效应与Peltier效应实现热能和电能之间直接相互转化，在工业余热发电、汽车尾气废热发电、太阳能综合利用、热电制冷与特殊电源等领域具有广阔的应用前景。热电材料的性能优值ZT是热电应用的关键指标，其表达式为ZT=S2σT/κ。其中S为Seebeck系数(或称热电势)；σ为电导率，由载流子浓度 n 和迁移率µ组成，σ = neµ；S2σ为功率因子，是描述材料电输运性能的一个综合性参数；κ为热导率，由电子热导率κe和晶格热导率κL两部分组成。……