姚昱岑，龙 勇，李 金，武 欢，何 晔，谭宁会，李 璐，程 江

(1. 重庆文理学院 材料科学与工程学院，重庆 402160； 2. 中国电子科技集团公司第二十六研究所，重庆 400060)

0 引 言

在当今能源紧缺的大环境中，热电材料作为将热能转换为电能的媒介而被人们所认识。热电材料的转换效率可以用η[1]表示，其表达式为

(1)

其中，TH为高温端温度，TC为低温端温度。较高的热电转换效率需要两个条件，即较高的温差和ZT值。而当外部温度环境一定时，材料两端温度基本保持不变，因此提高热电转换效率主要通过提高ZT值来实现。

ZT=α2sT/k[2-4]

(2)

其中，α为Seebeck系数，s为电导率，k为热导率，T为绝对温度。由式(2)可知，提高材料ZT的值主要方法为提高材料的Seebeck系数和电导率，或者降低材料的热导率。

对于本征材料，材料的Seebeck系数、电导率等本征属性与材料结构密切相关，许多具有良好热电性能的电子晶体-声子玻璃材料因其独特的结构而被广泛研究。Ⅷ型单晶笼合物表现出良好的电子晶体-声子玻璃特性是当今研究较多的热电材料[5-7]，其较为复杂的填隙式结构能对材料中声子进行有效散射，故其热导率较低，且随着填充原子半径的减小或多面体空洞的增大而逐渐降低[8-9]；同时框架原子的sp3杂化使得笼合物具有良好的电性能。据报道，采用Sn自溶剂法制备的n型Ⅷ型笼合物Ba8Ga16Sn30单晶其ZT值在480 K附近达到0.85[10]，而采用Ga自溶剂法制备的p型Ⅷ型笼合物Ba8Ga16Sn30单晶ZT值在480 K时为0.88[11]。与此同时，通过Cu、In、Zn等元素的掺杂能有效提高材料热电性能[12-15]。

Cu、In、Zn元素都趋于取代框架原……