Mg3Sb2基热电材料的研究进展

张 强，李家荡，胡良禄，陈少平，b，樊建锋

(太原理工大学 a.新材料界面科学与工程教育部重点实验室，b.材料科学与工程学院，太原 030024)

随着世界人口、经济、工业的快速发展，用有限的化石燃料来满足日益增长的能源需求正变得越来越困难。同时，化石燃料燃烧对全球环境的影响也日益严重。因此，寻求可替代的清洁能源和构建可持续发展社会，成为21世纪世界各国共同关注的重要议题之一。在此背景下，新型热电技术能够实现热能与电能的直接转化，在全球可持续能源领域中发挥着重要作用。

经过几十年全球热电学者的共同努力，目前，已有很多材料体系的无量纲热电优值(dimensionless figure of merit，ZT)被提高到1以上，有些甚至高于2，例如：V2VI3化合物[1-3]、IV-VI化合物[4-6]、过渡金属硫族化合物[7-8]、半赫斯勒化合物[9-11]、方钴矿[12-14]、Zintl化合物[15]、笼状物[16]、金属硅化物[17-20]和硅锗合金[21]。其中，由于Mg元素储量丰富(地壳元素丰度排名第8)、无毒无污染和成本低，因而含Mg热电材料表现出更好的应用前景。在20世纪30年代，ZINTL et al[22]首次报道了Mg3X2(X=Sb,Bi)金属间化合物，之后将其归为Zintl相化合物。在50年代，PINCHERLE et al[23]首次研究了Mg3X2的电输运行为。在2000年以后，Mg3X2(X=Sb,Bi)热电性能的研究才真正开始[24-30]。本文以Mg3Sb2基材料为对象，简要介绍了其晶体结构、电子结构及n/p型热电性能优化方面的研究进展，以使该材料体系在热电领域得到更好的认识和重视。

1 热电转化技术

热电转化技术能够利用材料的Seebeck效应和Peltier效应，完成热能与电能之间的相互转化。该技术以热电材料为载体，以电子/空穴作为工作介质，可以在全固态的条件下，无噪音地直接完成转化过程。……