文 献 综 述
据美国能源部的报道，美国56.2%的能源正以废热的形式被浪费，这造成了极大的能量损失，如果能将这些废热利用起来，将会极大地改善能源问题，同时带来巨大的经济效益。
所谓热电效应，就是热能和电能在一定条件下直接相互转化的现象。基于这种原理，热电材料可以直接将热能转换成电能，是一种环境友好型能源转换材料。它作为一种新能源材料，具有诸多优点，例如无运动部件、无流体介质、无噪声、无污染、无磨损免维护等，在热电发电与热电制冷方面具有广阔的应用前景。此外，热电材料还可在人们生活中扮演重要角色。
近几年来，热电材料的数量持续增长，性能不断提高，达到了热电材料发展的高峰。其中，PbTe是最早被研究、性能良好的传统热电材料，但由于它具有有毒的Pb元素，会对环境造成污染，因此，急需一种性能高且环境友好的热电材料。研究者们发现，和它同为四六主族化合物的SnTe具有和它相似的立方岩盐结构，故可以推测它们具有相似的热电性能。此外，它们的能带结构也大致相似，然而SnTe的带隙窄，导致其载流子浓度高，同时其轻重带的距离较宽，所以需要改进它的能带结构，使它具有和PbTe相似的热电性能。ZT值是衡量材料热电性能的重要指标，ZT值越大，表明热电性能越好，故需要提高功率因子、降低热导率。另外，塞贝克系数和电导率是相互依赖的关系，所以要利用相对有效的策略来解耦它的参数。
Gangjian Tan,Li-Dong Zhao和Mercouri G. Kanatzidis等人总结道[1]：实现高性能热电材料通常有两个主要方向：(1)通过能带结构和微结构操作来优化已知材料；(2)探索具有特殊物理性能的新化合物。对于前者，将所有先进的性能增强概念集成到一种材料中是非常可取的。后者从直觉上来看也很有吸引力。原则上，可以使用高通量计算技术加速材料选择过程，以执行搜索空间的初始筛选并确定要进行实验研究的最佳候选者，即所谓的材料基因组方法。具有极低导热系数的材料也引起了人们的浓厚兴趣，特别是当它们同时具有允许高功率因数的独特频带结构(例如，导电频带由多载波口袋组成)时。
G.Chen，M.S.Dresselhaus，G.Dresselhaus,J.-P.Fleurial和T. Caillat等人在International Materials Reviews中提到[2]：基于帕尔贴效应和塞贝克效应发电的高效的固体能量转换方法，需要利用高电导率、高Seebeck系数、低热导率的材料。在纳米结构中，量子和经典的尺寸效应将电子和声子通过结构工程学联系起来。量子阱、超晶格、量子线和量子点已经被用来改变带结构，能级和电子态密度，与散装对应物相比，提高了带电载流子的能量转换效率。
Yanzhong Pei,Xiaoya Shi,Aaron LaLonde,Heng Wang,Lidong Chen2amp;G.Jeffrey Snyder[3]等人证明了通过调节掺杂和组成来引导块状材料中许多谷的汇聚是可能的。通过这种途径，他们在掺杂的PbTe1-xSex合金中实现了至少12个谷的会聚，导致在约850K处的ZT值达到了1.8，且在寻找和改进块体热电材料时，通过能带工程聚合价带(或导带)以实现高谷简并度是一种普遍的策略，因为它同时导致高的Seebeck系数和高的电导率。Seebeck系数是由温度电压对温度梯度的斜率得到的，在四种不同的高温系统上都得到了证实。对ZT为1.8K的样品(300K)的扫描Seebeck系数测量表明，800K时Seebeck系数的变化仅为5mu;VK-1(在6.537m2的面积内，90%的数据是全宽的)。
Raza Moshwan, Lei Yang, Jin Zou,和 Zhi-Gang Chen[4]介绍了通过能带工程、载流子浓度优化、协同工程和结构设计来提高SnTe材料热电性能的关键策略。Singh发现n型SnTe的热电势S明显优于n型PbTe，这意味着如果SnTe和PbTe的晶格导热系数相同，那么优化后的n型SnTe可能比n型PbTe具有更好的热电性能。然而，已经提到过，SnTe二元相图中液相线的形状导致了本征缺陷的高度集中。这表明，如果SnTe和PbTe的晶格导热系数相同，那么优化后的n型SnTe可能具有比n型PbTe更好的热电性能。如果现代的新策略，如控制共掺杂(可能包括Te位，例如，与Bi和Se合金化)可以产生n型材料，那么这将有助于确定重掺杂n型SnTe的热电性能，并设计完全基于SnTe的热电器件。
Li J Q , Huang S , Chen Z P[5]等人发现无铅SnTe化合物表现出良好的电学性能，但也具有较高的热导率，导致ZT值较低。发现(Ge，Mn)共掺杂显著提高了SnTe的热电性能。制备了x=0,0.03,0.06,0.09,0.12,0.15,0.18和0.2
的(Ge，Mn)共掺杂样品(Sn0.8Ge0.2)1-xMnxTe。SnTe中Ge取代Sn后，Mn在SnTe基相中的溶解度提高到20%，与Mn掺杂相比，进一步扩大了带隙，增强了价带收敛，使Seebeck系数和功率因数显著提高。所有合金均保持p型导电，空穴载流子浓度随Mn含量的增加而增加。SnTe系统中的溶质Ge和Mn原子以及Ge的第二相增强了声子散射，从而降低了热导率。由于SnTe基固溶体中Ge和Mn原子的声子散射增强，载流子热导率和晶格热导率均显着降低，从而提高了材料的优值系数ZT。对于(Sn0.8Ge0.2)0.85Mn0.15Te样品，Ge和Mn在调节SnTe的电子和声子输运方面起着协同作用，在873K时，ZT达到最大值1.22。
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