近期，beat365中国官方网站郭凯教授课题组在化学Top期刊Chinese Chemical Letters上在线发表了题为“Zintl phase compounds ABSb: An emerging family of promising thermoelectric materials with low lattice thermal conductivity”的综述论文，硕士研究生黄宇杰为该论文第一作者，大湾区大学陈辰研究员为共同通讯作者，beat365中国官方网站为第一单位。
图1.晶体中热导率的重要影响因素
在全球对可持续发展以及碳中和目标愈发重视的背景下，热电材料因其能实现热能与电能的直接高效转换而备受关注。传统热电材料（如Bi₂Te₃、PbTe）虽性能较为优异，但昂贵的原料价格以及毒性限制了大规划商用。获得低晶格热导率的半导体是发掘潜在热电材料的有效途径之一。Zintl相化合物因其“声子玻璃-电子晶体”特性，成为突破这一瓶颈的理想候选材料。近期，1-1-1型Zintl相化合物ABSb（A为碱金属、碱土金属或二价稀土金属，B为IA、IB或IIB族金属）因其独特的晶体结构和化学键特性，展现出极低的晶格热导率和优异的热电性能，成为该领域的研究热点。
图2. ABSb化合物中低晶格热导率各类微观机制
在这篇综述中，我们对ABSb 基 Zintl 相的典型化合物热电性能进行了全面总结和比较，并系统梳理了各种低晶格热导率的机制。例如，NaCdSb 中的非固定键长导致低的声子传播速度和超低κL，缺陷化合物（如 Eu2ZnSb2 和 CaZn0.4Ag0.2Sb）的内部空位排序、局部原子振动和全尺寸缺陷则可以有效散射声子从而得到理想的低晶格热导率。此外，我们还探讨了多种普适的低热导机制，阐明了1-1-1型Zintl化合物中晶格热导率受到抑制的主要原因。然而，对于 1-1-1 系列化合物而言，虽然其通常表现出良好的热电性能，但在实际应用领域仍面临稳定性不足（如碱金属易氧化）和器件集成工艺等挑战。因此，本综述也提出未来研究仍需聚焦于以下几个方面：通过界面工程和封装技术提升材料稳定性；探索新体系热电化合物以及制备技术。本工作通过总结1-1-1型Zintl相ABSb化合物的低热导机制为设计低κL热电材料提供了多方向的思路。此外，文中列举的策略对多种材料体系都具有广泛适用性，有助于理解本征低导热率与材料组分与结构的构效关系，从而推动的热电材料应用的发展。
该研究得到了国家自然科学基金、广州市教育局材料科学与工程重点学科和beat365中国官方网站“2+5”平台项目的大力支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cclet.2025.111229.
