【儀表網 儀表研發】近期，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所研究員秦曉英課題組在熱電材料性能研究方面取得新進展，通過Ag、In合金化在p型贗立方結構的CuGaTe2材料中引入多組元疇結構，抑制材料中聲子輸運的同時顯著增強其熱電勢，進而在大幅降低熱導率的同時保持較高的功率因子，終其熱電性能獲得大幅提升，ZT=1.64@873K，為該體系已報道值。相關結果在線發表在《先進材料》(Advanced Materials)雜志上。
 

　　以熱電材料為核心部件的熱電器件可以將熱能和電能進行直接轉換，無需運動部件，不產生噪音污染，也不排放任何有毒或溫室氣體。黃銅礦結構的材料體系CuGaTe2等由于其較高的功率因子而備受關注，但是其固有的較高的晶格熱導率限制了該體系熱電性能的進一步提升。
 

　　針對該材料體系，并基于前期研究基礎，科研人員通過在CuGaTe2中引入等電子元素In和Ag，制備出具有復雜的納米尺寸應變疇結構的多組元合金化合物體系Cu1-xAgxGa0.4In0.6Te2 (0≤x≤0.4)。納米尺度的多組元疇結構引起了強烈的聲子散射 (如圖1，2)，使得優化的化合物體系熱導率大幅下降，例如：在300K時的熱導率從基體化合物CuGaTe2的6.1 W·m-1·K-1下降到x =0.4樣品的1.5 W·m-1·K-1，如圖3。終，優化的黃銅礦樣品Cu0.7Ag0.3Ga0.4In0.6Te2具有優異的熱電性能，ZT達到該體系已報道值1.64 (873K，如圖1)，在300-873K溫度區間的平均ZT達到0.73，優化后的黃銅礦化合物的ZT值和溫度(300-873K)區間平均值分別比純相CuGaTe2的ZT值提升了約37%和35%，表明在這種黃銅礦化合物中，由等電子元素合金化以及納米尺度的疇結構可以有效地抑制熱導率并顯著提高其熱電性能。相關工作也為后續通過微觀結構的設計和構建提高其他相關材料體系的熱電性能提供了重要參考。
 

　　該工作得到國家自然科學基金、安徽省自然科學基金的支持。