杂质带形成是提高 n 型 XNiSn Half Heusler 热电功率因数的途径

能带结构工程是增强热电性能的关键途径。 此处，基于 X = Ti，XNiCu_ySn half-Heusler 样品报告了 20–50% 的塞贝克 (S) 增强。 这种新颖的电子效应归因于铜掺杂剂导致有限范围的杂质带的出现。 根据色散、范围和相对于母体材料的偏移，这些条带显示出不同程度的增强S。 实验上，这种效应可以通过样品的 Ti 含量来控制，随着 Zr/Hf 的添加逐渐消除这种增强作用。 同时，迁移率基本保持不变，在室温附近功率因数≥3 mW m⁻¹ K⁻²，在高温下增加至≥5 mW m⁻¹ K⁻²。 再加上 Cu 间隙原子导致的热导率降低，对于 Ti 含量≥70% 的 XNiCu_ySn 成分而言，在 320 至 793 K 温度范围内，平均 zT = 0.67–0.72 较高。 这项工作揭示了 n 型 XNiSn 材料电子性能增强的新途径，这些材料通常受到单载流子口袋的限制。 原则上，杂质能带可以应用于其他材料，并为进一步发展提供新的方向。