热电材料中的高熵结构设计

摘要

高熵合金的设计思想在诸多材料领域都有广泛的应用,本研究从高熵结构对热电输运性质的影响出发,着重讨论热电材料对高熵结构设计的一些要求.以CuInTe2为实例,提出了热电材料的高熵结构应当尽量减小晶格畸变,尽量选择在不影响费米面结构的格点位进行高熵掺杂.依据这些准则,设计的高熵化合物Cu0.8Ag0.2Zn0.1Ga0.4Ge0.1In0.4Te2的室温热导率降到了2.1 W·m–1·K–1,比基体材料降低70％,最高ZT值达到1.02,较基体提升90％.在二元化合物SnTe中进行了AgSbSe2固溶,其室温热导率降到1.3 W·m–1·K–1,比基体降低80％以上.本研究表明,遵循一定准则设计的高熵结构对于提升热电材料性能具有重要的意义.