黄丽宏，袁　波，张勤勇

(西华大学先进材料及能源研究中心，四川 成都　610039)



·先进材料及能源·

Half-Heusler热电材料的研究进展及能带合并策略的应用

黄丽宏，袁波，张勤勇

(西华大学先进材料及能源研究中心，四川 成都610039)

综述近年来half-Heusler(HH)热电材料的研究进展，包括传统18价电子HH材料体系以及最近开发的新型HH热电材料，简要介绍提高HH材料热电性能的几种策略，重点讨论能带合并(band convergence)策略在热电性能优化方面的应用。指出今后在HH热电材料研究中需要关注的几个方面，如非18价电子HH化合物作为热电材料的实验研究、材料能带结构随合金化及温度的变化规律以及多能带输运模型的建立等。

Half-Heusler；热电材料；价电子；能带合并

近年来，如何高效、清洁地利用能源成为全世界日益关注的话题。热电材料是一种能够实现电能与热能之间直接相互转换的半导体功能材料。由热电材料制作的温差发电和制冷器件具有无污染、无噪声、易于维护、体积小、可移动、安全可靠等优点, 在工业余热发电、汽车废热发电、航天、微电子及制冷等领域具有广泛的应用前景[1-2]。热电材料的性能主要由量纲一热电优值ZT来衡量，ZTS2σT/(κe+κL)，式中S、σ、κe、κL、T分别为Seebeck系数、电子导电率、电子热导率、晶格热导率和热力学温度。由上式可知，提高ZT主要遵从2条路径：其一为降低热导率，特别是晶格热导率κL，一般通过晶粒纳米化(nanostructuring)[3]，引入晶体缺陷或第二相[4]等实现；其二为提高功率因子(S2σ)，利用合金化或掺杂修饰能带结构，优化载流子浓度(optimizing carrier concentration)[5]，形成能带合并(band convergence)等[6-8]策略来实现。……