Zintl相Mg_(3)X_(2)(X=Sb,Bi)基晶体生长及热电性能研究进展

作     者：林思琪 李艾燃 付晨光 李荣斌 金敏 LIN Siqi;LI Airan;FU Chenguang;LI Rongbing;JIN Min

作者机构：上海电机学院材料学院上海201306 同济大学材料科学与工程学院上海201804 山东大学晶体材料国家重点实验室济南250100 浙江大学材料科学与工程学院杭州310027 

出 版 物：《无机材料学报》 (Journal of Inorganic Materials)

年 卷 期：2023年第38卷第3期

页      面：270-279页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金(52001231,52272006) 上海市教委曙光计划 

主　　题：Zintl相 Mg_(3)X_(2) 晶体生长 热电性能 综述 

摘      要：Zintl相Mg_(3)X_(2)(X=Sb,Bi)基热电材料以其无毒性、价格低及性能高等优点而备受关注。与多晶相比,Mg_(3)X_(2)晶体在揭示材料本征热电性能、各向异性性质及电声输运调控策略等方面极具研究价值。本文系统归纳与总结近年Mg_(3)X_(2)基晶体的生长及热电性能发展现状。针对Mg_(3)X_(2)晶体生长过程中Mg元素易挥发和活泼金属性的难点,多种技术如合适的温度冷却法、定向凝固法、助熔剂法、助熔剂坩埚下降法等被开发运用于生长Mg_(3)X_(2)晶体,其中助熔剂坩埚下降法在获得大尺寸块状晶体方面更有竞争力。n型和p型Mg_(3)Sb_(2)晶体都呈现出各向异性的热电性能。调控晶体生长速度、Mg元素自补偿含量、杂质元素掺杂与固溶含量等手段,都会影响Mg_(3)X_(2)晶体的电学性能和热学性能。目前p型和n型Mg_(3)Sb_(2)基晶体的最高ZT值可分别达到0.68和0.82。本文综述了Zintl相Mg_(3)X_(2)基晶体生长与热电性能的研究进展,发现助熔剂坩埚下降法是制备大尺寸Mg_(3)X_(2)基晶体的关键,通过元素掺杂及固溶方法调控载流子浓度和能带结构可以进一步提高Mg_(3)X_(2)基晶体性能。该生长方法和研究思路对将来Mg_(3)X_(2)基晶体制备与热电性能深入研究具有重要指导意义。