热电资料可根据Seebeck效应，在温差效果下直接将废热转化为电能，完成热-电转化，并且在该过程中不发生废气、轰动、光污染等，能够很好地处理动力使用率问题。热电优值ZT是衡量热电资料功能的重要参数，高功能热电资料需求更高的ZT值。但是，热电资料的Seebeck系数、电导率σ及热导率κtot等特征参量激烈耦合，此消彼长，难以协同调控，约束了功能的有用提高。

  针对以上问题，西安交通大学资料学院史忠旗教授课题组根据构筑有序无序共存资料微结构的战略来解耦热电参数，经过缺点成分与结构的调控，完成了热电资猜中声子和电子输运的协同优化。首先以PbSe0.8Te0.2为基体，引进过量阳离子Pb进行缺点成分调控。使用高能球磨结合放电等离子烧结（SPS）的办法制备出晶界密度及纳米缺点结构成分可控的热电化合物。凭借三维原子探针（APT）结合球差电镜（Cs-STEM）技能，发现富Pb缺点区域在晶内呈三维纳米结构散布（图1）。高密度晶界及富Pb三维纳米结构可有用散射声子，按捺晶格热导率，使Pb1.075Se0.8Te0.2的室温热导率仅为0.9 W·m–1·K–1。一起因为缺点成分的优化，使电荷搬迁率得到确保，在室温下到达600 cm2·V–1·S–1，挨近PbSe0.8Te0.2合金的理论值。该研讨成果证明了经过晶界密度及晶内缺点成分调控解耦热电参数的可行性。

  图1. Pb1.075Se0.8Te0.2的（a）晶界密度及晶粒尺度的EBSD剖析成果，（b）晶内缺点及晶界成分的APT剖析成果，以及（c）富铅纳米缺点结构的Cs-STEM相片

  在上述研讨基础上，进一步在富Pb基体中引进过量Cu离子，组成CuxPb(Se0.8Te0.2)0.95（x = 0 − 0.0057）化合物。因为空隙Cu的非对称应力效果，导致晶体缺点形状由三维纳米结构演化为位错网络，其间成分为Cu0.0029Pb(Se0.8Te0.2)0.95的化合物位错密度为~2*1012 cm-2。凭借Cs-STEM明晰观测出其刃位错形状，这些位错线相互交割，并在基体中发生十分显着应力，可有用散射声子。位错内部以阴离子空位为主，且Cu显着沿位错方向散布，有助于电荷高效输运，使得资料室温搬迁率由原先的600 cm2·V–1·S–1提高至800 cm2·V–1·S–1，提高了近35%。经过上述战略，完成了资猜中缺点成分与结构的调控，充分化耦了热电参数，使声子-电子输运完成了协同优化。成分为Cu0.0029Pb(Se0.8Te0.2)0.95的热电资料最大ZT及均匀ZT值别离到达1.7及1.3，为该资料系统的领先水平（图2）。