申兰先，李德聪，申开远，郑 杰，刘祖明，葛 文，邓书康

(1. 云南师范大学 能源与环境科学学院,可再生能源材料先进技术与制备教育部重点实验室,云南省农村能源工程重点实验室, 昆明 650500；2. 云南开放大学 光电工程学院，昆明 650500)

0 引 言

热电转换技术是利用半导体热电材料的塞贝克(Seebeck)效应直接将热能转换为电能的技术[1]。利用该技术制成的热电器件具有无运动部件、运行成本低、可靠性高、寿命长、环境友好等特点[2-4]，且可以很好地利用废弃能源，提高能源利用效率，使其在许多场合成为无可替代的利用方式，具有广阔的应用前景。热电器件转换效率的高低取决于热电材料的热电性能，笼合物是具有“声子玻璃-电子晶体(PGEC)”特征的热电材料，Sn基Ⅷ型笼合物Ba8Ga16Sn30因其较低的热导率和较高的Seebeck系数而受到广泛关注[5-10]。目前围绕Sn基笼合物做了大量的理论及实验工作，希望提高该材料的热电性能。归纳起来有三方面的工作：一方面是对笼合物Ba8Ga16Sn30进行框架原子部分取代的实验研究，用于取代的原子有Al、Cu、Ag、Sb、Mg、Ge、Zn等金属[11-16]，ZT值最高达1.35；另一方面是引入双原子填充，如Eu、Ba双原子等[17]；第三方面是对该笼合物进行理论研究，研究其结构稳定性和电子能带结构性质及其等静压下的结构相变和电子结构变化等[5-9]。

研究表明，对Ⅷ型笼合物Ba8Ga16Sn30而言，通过用Ga同族的元素Al置换框架原子Ga后热电性能大幅提高，实验结果显示Al在框架Ga-Sn的含量占比约为26%，超过此比例的化合物较难合成。而当Al在框架上的占比为13%时对应的笼合物，即Ba8Ga10Al6Sn30热电性能最好[11]。……