热电材料的载流子迁移率优化

热电材料是一种能将热能与电能直接相互转换的功能材料,其热电转换效率由材料的平均热电优值决定.高热电优值要求材料同时具有高的电传输性能和低的热导率,即"电子晶体-声子玻璃"特性.常用的能带调控和缺陷设计虽然能优化载流子有效质量和晶格热导率,但同时会造成载流子迁移率的降低,使得材料的平均热电优值提升有限.所以,保持高的载流子迁移率是提升材料在宽温域内平均热电优值的关键.本综述总结了提高热电材料载流子迁移率的方法,包括晶体缺陷调控和热电耦合参数调控.其中,晶体缺陷调控包括制备晶体、对称性调控和微缺陷调控策略;热电耦合参数调控包括能带对齐、调制掺杂和能带锐化策略.同时讨论了这些策略在多个热电材料体系中的应用,证明以上策略可以有效平衡载流子与声子散射,协同调控载流子迁移率、有效质量和载流子浓度之间的关系,在宽温域内获得热电优值的大幅提升.概括表明,载流子迁移率优化策略是一种提升热电材料性能的有效手段,为开发高效热电材料提供了新的研究思路.

Carrier Mobility Optimization in Thermoelectric Materials