热电化合物是一类重要的能源材料。它可以将热能直接转换成电能，在巨量工业废热以及汽车尾气废热回收利用等方面具有广泛的应用前景。高的热电转换效率需要材料具有比较大的电输运功率因子S2s（S，塞贝克系数；s，电导率），以及低的热导率。寻找具有高热电转换效率的化合物是热电工作者的首要任务之一。Half- Heusler材料是一大类具有多种性质的三元金属间化合物。当体系的总价电子数为18时，多数half-Heusler化合物具有窄带半导体特性，是潜在的一类电输运性能优良的热电材料。但是目前实验上只针对少数几种half-Heusler化合物进行了热电研究，这只是half-Heusler体系中的很少一部分。

 

最近中国科学院上海硅酸盐研究所张文清研究员带领的课题组，通过与本所陈立东研究员的课题组和美国通用汽车公司杨继辉博士的实验小组合作，在half-Heusler材料热电性能预测方面取得了重要进展。该工作通过第一原理计算结合玻尔兹曼电输运理论，对价电子数等于18的30多种half-Heusler化合物的电子结构及塞贝克系数、电导率以及功率因子等输运参数进行了系统研究。对于目前已经被使用的half-Heusler热电化合物，计算得到的Seebeck系数及最佳掺杂量与实验值非常吻合，显示了计算方法的正确性。并且，利用该方法，本课题组预测了一批可能具有高电输运性能的half- Heusler化合物，对实验研究有很强的指导作用。 这项工作成果受到了审稿专家的高度评价，相关研究工作已发表在在国际著名杂志《先进功能材料》(Advanced Functional Materials，18,2008, IF2007=7.496 ) 与《物理评论》（Phys. Rev. B，B 77, 045202 , 2008）。

 

该工作得到了973项目（项目编号2007CB607503）、国家自然科学基金项目（项目编号10634070）和中科院创新工程（项目编号KGCX2－YW－206）的资助和支持。（来源：中国科学院上海硅酸盐研究所）

（《先进功能材料》（Advanced Functional Materials），Volume 18 Issue 19, Pages 2880 - 2888，Jiong Yang, Huanming Li, Ting Wu, Wenqing Zhang, Lidong Chen, Jihui Yang）