【儀表網(wǎng) 儀表研發(fā)】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張永勝課題組在提升有序Double Half-Heusler(DHH)熱電性能研究中取得進展，相關研究為后續(xù)實驗提供新的研究體系，也為提升半休氏勒合金(Half-Heusler，HH)的熱電性能提供新思路。相關研究成果發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A上。
 

　　具有半導體特性的18電子HH熱電材料已被廣泛研究，但是這類體系數(shù)量較少。具有17和19電子的HH體系相混合可以形成新型18電子的DHH，擴大了HH研究體系。一般情況下，兩相混合在高溫下會形成固溶體，在低溫下會形成有序結構。實驗中通常在高溫下合成DHH，所形成的混合固溶體雖然有利于散射聲子、降低熱導率，但同時也會損失載流子遷移率。而兩相混合形成的有序結構卻能在維持高載流子權重遷移率的同時，降低熱導率(由于混合原子的質量失配等)。因此，尋找穩(wěn)定的有序DHH結構是一個提升熱電性能的思路。
 

　　研究團隊從三種18電子的Co基材料(TiFeSb，ZrCoBi和VCoGe)出發(fā)，通過用Fe和Ni替換Co，模擬了17電子和19電子HH體系的混合(TiFe1-xNixSb，ZrFe1-xNixBi和VFe1-xNixGe)。理論設計出具有18電子的新型DHH材料，從中預測出兩個穩(wěn)定的有序結構 (Ti4Fe2Ni2Sb4和V4Fe2Ni2Ge4)。通過與高溫無序固溶體系比較，研究人員發(fā)現(xiàn)有序結構的權重載流子遷移率較高，因此其電學性能優(yōu)于相應的固溶體。此外，通過熱導率計算發(fā)現(xiàn)，其同時具有較低的熱導率。綜合電學和熱學性能分析，有序Ti4Fe2Ni2Sb4和V4Fe2Ni2Ge4體系在高溫下具有良好的熱電性能：p型(n型)熱電優(yōu)值分別為1.75(0.64)和1.33(0.95)。相關研究表明，形成有序結構是維持HH高電學性能的重要途徑，同時為優(yōu)化和設計高效Half-Heusler化合物提供新思路。
 

　　研究工作得到國家自然科學基金項目的資助。