摘要: IV–VI 化合物GeTe被认为是一种很有前途的, 替代有毒PbTe的高效中温热电材料。然而, 本征GeTe存在高浓度的Ge空位, 导致空穴浓度过高(> 1021 cm−3), 极大地限制了其热电性能。为了解决这一问题, 通过CuBiTe2合金化来增加 GeTe 中Ge空位的形成能, 从而抑制高载流子浓度(nH)。同时由于Cu和Ge原子的电负性相似, 抑制了不同元素之间电负性差异引起的载流子散射, 得到高空穴迁移率(μH), 最终获得了超高功率因子。此外,通过在GeTe的阴离子位置加入Se作为合金化元素, 引入具有质量/应变场波动的致密点缺陷, 极大的加强了声子散射, 在623 K时, 晶格热导率由本征GeTe的1.44 W·m−1K−1降低到Ge0.95Cu0.05Bi0.05Te0.9Se0.15化合物的0.28 W·m−1K−1。最终, Ge0.95Cu0.05Bi0.05Te0.9Se0.15样品在623K时达到最大ZT = ~ 1.87, 在 300–723 K温度范围内, ZTavg显著提高至1.07。本研究成功地优化了GeTe基材料热电传输性能, 为无铅热电材料的探索奠定了坚实的基础。