碲化锡基热电材料的研究进展

庞慧梅, 王华才（中国原子能科学研究院）

摘要：热电材料能够实现热能与电能的直接相互转换, 展现出在极端环境条件下的出色性能, 是重要的新型能源材料之一. 传统的PbTe以其卓越的电子和声子输运特性在中温区热电转换领域占据着主导地位, 然而铅毒性涉及的环境问题正促使热电材料向无铅路线发展. 作为PbTe的潜在替代者, SnTe近年来引起了热电领域研究者的广泛关注. 众多新技术与策略被应用于改善SnTe材料电输运与热输运性能, 使SnTe热电性能实现了大幅提高. 尽管距离替代PbTe并实现工业化应用仍有较大差距, 但SnTe依然显示出作为卓越中温区热电材料的巨大潜力. 本文介绍了SnTe材料的内在非化学计量特点以及热电输运特性, 综述了在p型SnTe半导体中成功应用的载流子浓度优化、能带工程、能量过滤和声子工程等性能优化策略, 并总结了近年来对n型SnTe材料和全SnTe基热电器件的探索工作.最后, 对SnTe热电材料的研究进展进行了总结, 并对其今后的研究方向提出了展望.

关键词：热电材料, SnTe, Seebeck系数, 晶格热导率, 热电优值(ZT)