经过上百年的发展, 人们清楚地认识到热电材料难以取得较高热电优值ZT值的原因在于材料的Seebeck 系数S、电阻率ρ和电子热导率κe三个热电参数间的强耦合关系, 即它们都与载流子浓度n密切相关, 很难通过单独操控某一参数提升ZT值. 目前, 热电性能优化策略大致包括两个方面, 即电学性能的提升及热学性质的优化. 1) 电学性质方面, 通过能带工程可实现Seebeck 系数S和电阻率ρ的解耦, 从而有效提升功率因子PF, 其中能带收敛、态密度共振、能带各向异性以及能带嵌套是最为典型的能带工程策略. 此外, 界面工程, 例如能量过滤效应和调制掺杂也可显著优化电学性质. 2)热学性质方面, 通常采用降低声子弛豫时间或声子群速度的方法以实现唯一相对独立的参数—晶格热导率κl的最小化, 包括引入晶格缺陷(点缺陷、纳米相、位错、晶界等)及晶格软化; 另外, 寻找具有本征低晶格热导率的新型热电材料也是一种可行方式, 可通过在具有复杂晶体结构、强晶格非谐性、类液态行为或低声速的材料中筛选出具有本征低晶格热导率的化合物.

可以根据热电材料的适用温区范围对热电材料进行分类. 1) 300—550 K 近室温区热电材料.目前达到商业化程度的近室温区材料为Bi2Te3基热电材料, 其中p 型Bi0.5Sb1.5Te3材料最高ZT值可达～1.8. 近年来, n 型Mg3(Sb, Bi)2热电材料在300—700 K 具有优异的热电性能(ZT峰值可达～1.8). 2) 550—950 K 中温区热电材料. 包括PbQ(Q= S, Se, Te), SnTe, GeTe, PbTe-AgSbTe2(LAST)及GeTe-AgSbTe2(TAGS)等合金体系. 近年来, 研究人员相继发现了更多高性能中温区热电材料, 如方……