热电材料α-MgAgSb实现无化学掺杂的载流子浓度调控 | 进展

背景：近室温热电材料在深空探测、工业余热回收等领域有重要应用，传统碲化铋材料面临资源稀缺和效率瓶颈，而p型α-MgAgSb因其丰富资源和优异力学强度成为替代体系，但其载流子浓度受限于Ag空位固溶度，室温功率因子仅约20 μW cm⁻¹ K⁻²。研究目的：针对α-MgAgSb电输运性能不佳的问题，中国科学院物理研究所赵怀周团队提出“相变自掺杂”效应，无需化学掺杂即可调控载流子浓度。结论：通过在593 K相变温度退火并快速淬火，将空穴浓度从4.5×10¹⁹ cm⁻³提升至1.3×10²⁰ cm⁻³，室温功率因子提高约35%至30 μW cm⁻¹ K⁻²，创历史新高；单臂器件在285 K温差下实现10.7%转换效率和71.1 mW cm⁻²最大功率密度，首次实现无化学掺杂的有效载流子调控。