热电材料的研究进展

周 强，梁 蓓，邹四凤，何元英

(贵州大学大数据与信息工程学院，贵州贵阳 550025)

热电材料，又称温差电材料(Thermoelectric Materials)是一种利用固体内部载流子运动，实现热能和电能直接相互转换的功能材料。热电效应是电流引起的可逆热效应与温差引起的电效应的总称，包括Seebeck效应、Peltier效应和Thomson效应。

从发现热电现象至今已有100多年，而真正将这一现象发展为有使用意义的能量转换技术与装置则是在20世纪50年代。随着航天技术、微电子技术、超导技术的发展以及能源和环境危机的加剧，适应21世纪绿色环保主题具有体积小、重量轻、无传动部件、无噪声运行、精确可靠等优点的热电材料引起了材料研究学者的广泛重视。较好的热电材料必须有较高的Seebeck系数，从而保证有较明显的热电效应，同时应有低的热导率，使热量能保持在接头附近。同时还要求热阻率较小，使产生的焦耳热量小。对于这几个性质的要求可由热电系数值 Z描述，Z=S2σ/κ，S是Seebeck系数，σ是电导率，κ是热导率。这3个参数均是由详细的电子结构和载流子散射决定的［1］。由于不同环境温度下材料的Z值不同，习惯上人们用热电系数与温度之积，即热电性能指数ZT的大小来描述热电材料性能的优劣。

1 热电效应

热电效应是当受热物体中的电子，随温度梯度由高温区往低温区移动时，所产生电流或电荷堆积的一种现象。最初的热电效应是在金属中发现的，其在半导体中同样存在，且数值比金属导体大。

1821年，德国物理学家塞贝克发现，由两种不同的金属所组成的闭合回路中，当两接触处的温度不同时，回路中会产生一个电势，这就是热电效应，也称作“塞贝克效应”。如图1(a)所示，设样品B是均匀掺杂的p型半导体，两端与金属A以欧姆接触，一端温度T，另一端温度T+ΔT，半导体内部形成均匀温度梯度。低温端附近载流子浓度比高温端附近低，空穴便从高温端向低温端扩散，即自右向左扩散，在低温端就积累了空穴，样品B两端形成空间电荷，内部形成电场，方向由左指向右。在电场作用下，使空穴沿电场方向飘移，当空穴的飘移和扩散运动平衡时达到稳定状态，此时B内部具有一定的电场，两端形成一定的电势差。

1834年，法国实验科学家珀耳帖发现，将两种不同的金属构成闭合回路，当回路中存在直流电流时，两个接头之间将产生温差，即“珀尔帖效应”。如图1(b)所示，文件仍设B为p型半导体，两端与金属A为非整流的欧姆接触。如图所示，当电流由金属A流向半导体B时，则半导体B中的价带电子流向金属A，由于B的价带低于A，因此价带电子需吸收足够的能量才能通过接触面进入金属。反之，当电流由B流向A时则产生热量。

图1 塞贝克效应

2 热电材料分类

近半个世纪以来，人们对热电材料进行了广泛深入地探讨，开发出众多种类的热电材料，现较为成熟的热电材料有Bi2Te3、PbTe、SiGe等体系，其分别应用于不同温度下的热电转换［2］。近期的研究还报导了一些低维的热电材料，如:超晶格和纳米线，由于其电荷载流子的量子限制效应和在纳米界面声子散射的增加，以至于其均有较高的ZT值［3］。在过去几年中，该领域的研究热点主要集中在通过材料的纳米结构、掺杂不同的离子、使材料变成不同的形态、量子点超晶格薄膜来提高材料的热电优值。早在2002年，文献［4］就提到了2002年之前的5至10年中，热电材料ZT值的提高将成为研究者面临的主要难题，但直到纳米结构的出现，研究者们才获得了解决该问题的新方法。

目前，热电材料一个典型的应用是卫星和空间站上常使用的热电发电机。其采用一个球形辐射源作为热源，然后在外面包裹若干层热电材料层。最内层使用SiGe合金;次外层使用PbTe合金作为n型材料，使用TAGS作为p型材料;最外层使用Bi2Te3。整个多层设计应用了热电材料的体效应，即梯度热电材料的概念。

2.1 Bi2 Te3基热电材料

Bi2Te3的晶体结构属于R－3m斜方晶系，沿斜方体的C轴方向看，其结构为六面体的层状结构，如图2所示。由于Bi2Te3有层状结构，可掺杂重金属在空隙中，而掺杂的重金属原子通过弱键结合处于层与层之间。由于其结合弱，可发生“振动”以降低声子的热导，同时又不会对Bi2Te3为主的能带结构产生显著影响，因而基本不会影响电子的传导。在以上思路的指导下，研究这一体系的方法大多是掺杂不同的重金属以分析其结构性能。当前研究重点主要集中在材料的结构和组成控制上，以优化其电学和力学性能。Bi2Te3及其固溶体是研究最早且最成熟的热电材料，目前多数的电制冷元件均采用这类材料。Bi2Te3的Seebeck系数大而热导率较低，其室温电优值Z约为1，曾被公认为是最佳的温热电材料。2004年文献［5］中提到在过去3年内结合纳米技术，通过大量研究，纳米Bi2Te3和Sb2Te3超晶格薄膜在室温下的热电优值可达2.4，其大幅的提高。

此外，研究者们利用各种方法来提高Bi2Te3基合金的热电性能，如添加Sb或Se元素，也可在制作过程中通过工艺调整来进行优化。2011年S.M.Souza和D.M.Trichês等利用机械合金法制备了Bi2Te3纳米晶，并对其进行结构、热、光、光声的研究。通过对光声光谱的测量研究热扩散率，结果表明，通过机械合金法制备的Bi2Te3纳米结构，由于晶界作用能大幅提高材料的热扩散率［6］。在Bi2Te3晶格阵列中嵌入一些掺杂物，如石墨烯、Al2O3、Bi2Se3纳米粒子，可调制Bi2Te3晶格中的声子传输。2013年，M.K.HAN等人研究了Cr掺杂对 ZT值得影响，CrxBi2Te3和 CrxBi2－xTe3，一种 Cr插入，一种Cr替代，其结果是Cr插入的ZT值大于Cr替代的 ZT 值［7］。

图2 Bi2 Te3晶体结构

2.2 PbTe基热电材料

IV－VI族半导体 PbS，PbSe和 PbTe等均具有NaCl结构。在700 K时，PbTe是一种优良的热电材料，可应用于热电发电机。Ge和Sn的硫化物和硒化物在室温具有扭曲的NaCl结构，高温时为NaCl结构，升温过程中存在铁电相变。PbTe一般由Bridgman法生长，因此得到的力学性能较差。用粉末冶金法制备的材料不仅有较好的力学性能，且由于制成的多晶结构使得晶界对声子具有强烈的散射，这种作用是明显的。因此，PbTe是发现较早的一类用于中温领域的热电材料。

目前，所采用的制备优化法多为引入不同元素和化合物与PbTe形成固溶合金，在原有的晶格中引入短程无序，增加了对短波声子的散射，使得晶格热导率显著下降。2012年，B.J.TSAI等人研究了PbTe掺杂不同浓度的PbI2和Na，发现不同浓度的掺杂可改变其热电性质，随着PbI2和Na元素的增加，功率因子呈下降趋势［8］。2012 年，丁夏楠等人报导了 Ag0.5Pb8－xSnxSb0.5Te10的合金块体材料，并研究了不同Pb/Sn比在300～700 K范围内对材料热电性能的影响。研究结果表明，当x=4时电导率在300 K时达到1 300 S/cm，在600 K时达到340 S/cm;当x=2，Seebeck系数在625 K时达到261μV/K的最大值，功率因子达到15.9×10－4Wm－1K－2［9］。2013 年 I.Radisavljevic 等人研究了不同浓度的Mn、In和Ga掺入PbTe后，其晶格结构的变化［10］。2013年，A.Bali等人得到了纯 PbTe的 ZT值在725 K时达到0.8，之后对其进行Bi掺杂研究，发现由于Bi加入使功率因子降低，ZT值并未提高［11］。前面报导是关于掺杂不同元素的PbTe热电性质，早在2004年，K.F.Hsu等人在 Science上报导了AgPbmSbTem+2四元化合物，成为热门研究之一，其也是NaCl晶体结构，这种 AgPbmSbTem+2化合物可看作是Ag和Sb对PbTe中Pb的置换所得到。文献［12］指出了AgPb10SbTe12在700 K 时ZT值为1，AgPb18SbTe20在700 K 时功率因子高达 2.80 × 10－3Wm－2K－2，在800 K时ZT值可能达到2.1。

2.3 SiGe合金

SiGe合金也是一种热电材料，其实用范围约1 000 K，属于高温热电发电的首选材料。而Si0.7Ge0.3是这一系列合金中性能最佳的材料。单质Si由于其热导率大，室温下κ=100 W/mK，因此热电优值ZT较小;与Ge合金化后，大幅减小了其热导率，当T=1 100 K时，其热导率达到最小值，相应地其热电优值达到最大值。对于提高SiGe合金的热电性质，大多数研究者们还是致力于研究掺杂改性、纳米线超晶格等低维结构等方式来提高热电性质，且效果显著。

2010年H.Lee等人研究了纳米粒子SiGe的不同化学计量比对其热电性质的影响，提出纳米材料有助于实现高的S系数和低的热导率，因此有助于热电应用［13］。2010年 H.Taki等人研究 SiGe薄膜重掺杂 B的结构性质及热电性质，结果发现这种薄膜在900 K退火后获得了较大的功率因子值(室温下6.8×103Wm－1K2)［14］。2012 年，B.Yu 等人在 Nano Letters报导可通过一种调制掺杂技术来提高SiGe合金的热电性质。针对(Si80Ge20)70(Si100B5)30纳米复合材料能通过提高载流子迁移率使功率因子提高，但ZT值未提高而做出一种替代材料的设计。使用Si70Ge30合金替代Si纳米粒子和 Si95Ge5，在900℃其ZT值能达到1.3±0.1［15］。另外，低维结构也是一个研究热点。2012年，文献［16］提出纳米线结构表面能限制散射来控制声子传输，得到的SiGe纳米线结构获得了极大的热电优值，在800 K时 ZT值甚至超过2。2013年，J.A.Martinez等人研究发现晶界和空穴－声子散射能提高SiGe合金纳米线结构的ZT值，其值能超过2远大于SiGe合金块材［17］。2013年，D.Chrastina等人异质外延生长技术制备出Ge/SiGe超晶格结构，并指出该类材料有望成为高效的热电材料［18］。2013年，A.Samarelli等人研究了Ge/SiGe超晶格在300 K的功率因子，实验证明Ge/SiGe超晶格的功率因子在300 K时达到 6.02 ±0.05 mW m－1K－2［19］。

3 制备方法

下面以Bi2Te3基热电薄膜的制备为例，介绍几种制备方法。目前用于制备热电薄膜的技术主要有真空蒸发镀膜法、分子束外延法、磁控溅射、电化学原子层外延法、金属有机化合物气相沉积和连续离子层吸附与反应法等。本文将会详细介绍3种常用的或科研上善用的制备方法。

3.1 分子束外延生长

分子束外延生长(MBE)技术是一种可在原子尺度上精确控制外延厚度、掺杂和界面平整度的薄膜制备技术。MBE系统的真空高达10－8Pa，系统内残余分子数极少，从喷射源中出来的分子束流在到达衬底前与残余分子的碰撞几率基本上可忽略不计。因此，外延薄膜受污染的机会较少，且生长速率可控制得较低，这样不仅有利于获得原子级厚度和平整度的外延膜，且可精确控制厚度。因此，采用MBE再结合适当的控制技术，可生长二维和三维结构的薄膜或器件。MBE生长是一个动力学过程，可用来生长按照普通热平衡生长方法难以生长的薄膜。尽管MBE方法能沉积高质量的热电薄膜，但由于MBE设备昂贵、沉积速率慢，因此在规模应用及产业化方面受到一定限制。2013年复旦大学K.Wang等人利用分子束外延在云母基片上制备了高质量的Bi2Te3薄膜［20］。2013年斯坦福大学的S.E.Harrison等人也利用分子束外延技术在Al2O3上制备了Bi2Te3薄膜，其采用两步生长法得到的薄膜缺陷明显减少［21］。

3.2 电化学沉积

电化学沉积(ECD)是采用一种电解方法进行镀膜的过程，目前常用的电化学方法有反应沉积、共沉积和两步沉积。实践中最常用、研究最成熟的方法是共沉积，该方法将组成化合物所有元素的可溶性氧化态离子注入同一溶解槽中，同时被还原并沉积在电极上。电化学沉积具有沉积温度低、易于实现自动控制、不受尺寸限制、能大面积沉积、无需高真空、无危险气体使用等优点，同时也可通过调节化学参数来控制沉积膜的组成，原材料利用率高、工艺简单、易于操作。电化学沉积虽然工艺简单，但影响因素却相当复杂，薄膜的性能取决于电流、电压、温度、溶剂/溶液的PH值及浓度等参数。2003年，加利福尼亚大学的M.M.Gonzalez等人在Nano Letters发表的文章中利用电化学沉积制备了高密度的 Bi2Te3－ySey纳米阵列［22］。2008 年，J.Lee和S.Far.等人通过脉冲电化学沉积了Bi2Te3纳米线阵列［23］。2013年韩国的M.M.Rashid等人利用电化学沉积方式制备了Bi2Te3薄膜［24］。2013年，天津大学的H.Xu和W.Wang也利用电沉积制备了Bi2Te3薄膜［25］。2013年，美国的伦斯勒理等人用这种方式与H.Xu等人制备的Bi2Te3薄膜有相似的表面形貌［26］。

3.3 磁控溅射

磁控溅射(MS)是20世纪70年代发展起来的一种高速溅射技术。其主要利用低压气体放电现象，使处于等离子状态下的离子轰击靶面，溅射出的粒子沉积在基片上。磁控溅射的特点是电场和磁场的方向相互垂直。正交电磁场可有效地将电子运动束缚在靶面附近，从而大幅减少电子在容器壁上的复合损耗，提高电子的电离效率。磁控溅射的溅射电压较低，约为几百V，但靶面电流密度可达每cm2几十mA，因此磁控溅射有效地解决了阴极溅射中基片温度升高和溅射速率低两大难题。2011年北京航空航天大学Y.Deng等人也是利用射频磁控溅射方法制备了各种不同分层结构的 Bi2Te3薄膜［27］。2011年北京航空航天大学Z.W.Zhang等人通过控制磁控溅射工艺制备了择优取向的Bi2Te3薄膜［28］。2012年，周欢欢和檀柏梅等人利用磁控溅射制备了Bi2Te3薄膜，利用磁控溅射在长有一薄层SiO2的n型硅样品上制备Bi/Te多层复合薄膜，并经后续退火处理生成Bi2Te3［29］。2012年Y.Deng和Z.W.Zhang等人通过磁控共溅射的方法制备不同晶向结构的 Bi2Te3基薄膜热电材料［30］。2013年，Z.K.Cai和P.Fan等人也利用高纯Bi靶(99.99%)和Te靶(99.99%)共溅射的方法制备了Bi2Te3薄膜［31］。

4 热电性质的表征

在1909年和1911年，K.Alten先后建立了热电发电和热电致冷理论，这一理论表明优良的热电材料应具有高的Seebeek系数和电导率、低的热导率，材料的热电性能指数一般用热电优值Z来描述。而材料的热导率一般分为晶格热导率κL和载流子热导率κC，即κ=κL+κC。另外，为了描述方便，通常用无量纲热电性能指数ZT来描述材料的热电性能。

4.1 薄膜热电参数的测量

对于热电参数的测试主要以薄膜热电性能测试展开论述。薄膜的热电性能与材料的热电转换效能直接相关，因而对材料热电性能的测试是热电材料研究的基本测试项目。

(1)塞贝克系数和电导率的测试。图3为塞贝克系数及电导率一体化测试系统。薄膜一端加热使薄膜两端形成温度差，另加的两电极使薄膜两端形成电势差。根据塞贝克系数的定义T1和T2分别为薄膜两端的温度，V(T1，T2)为薄膜样品两端的Seebeck电势。在薄膜样品的两端施加一个微小的温度差 ΔT，则 V(T1，T2)为:V(T1，T2)=

若已知薄膜材料的尺寸长L、宽W、厚H，薄膜电导率可表示为 σf=1/ρ=(L/WH)·1/Rf，其中 σf、ρ、Rf分别为薄膜电导率、电阻率和电阻。

图3 Seebeck系数和电导率一体化测试系统装置示意图

(2)薄膜热导率的测试。热导率定义为温度垂直梯度为1℃/m时，单位时间内通过样品单位水平截面积所传递的热量，也可称为“导热系数”，是物体导热能力的度量。由于热传输会通过辐射、对流等方式与周围环境发生热交换，所以热导率的测量比Seebeck系数和电导率的测量较为困难。热导率的测量有稳态法和瞬态法两类。稳态法的测量是在样品中施加一个恒定的热流使之处于稳态，此时热导率的表达式为:，其中ΔT是薄膜样品两端的温差，ω为样品中流过的热流密度，A/l为样品的面长比。在稳态测量中，热损失对测量影响较大，尤其对于薄膜热电材料，材料的热导率较低，比表面积大，热损失表现明显，因此在稳态测量中，改变任何条件均需待系统完全稳定再继续测量。

瞬态法(非稳态法)能避免稳态测量法的缺点，瞬态法测量根据施加热源方式的不同可分为同期性热源和瞬态热源测量法。瞬态测量法的典型代表为热脉冲测量法，其测量速度快、精度高(测量精度可达1%)以及可测量小尺寸样品等一系列优点，现已发展成为热导率测量中最常用的测量技术。热脉冲测量法中给被测样品施加的瞬态热源，是通过将一束辐射能量脉冲照射到被测样品的一端表面而产生的，通常采用激光作为辐射能量脉冲。

4.2 提高热电性质的主要途径

由材料热电性质的描述式(*)，提高热电性质主要从3个热电参数着手:提高材料的塞贝克系数和电导率，降低材料热导率。其中，S系数、σ和载流子热导率均和载流子浓度相关，而晶格热导率对于载流子浓度敏感性要弱，因此掺杂能有效调节载流子浓度从而影响热电性能。σ不仅是载流子浓度的函数也是迁移率的函数，因此控制材料的杂质和缺陷能有效调节载流子迁移率。近年来，低维结构在热电研究领域兴起，研究者对其关注主要在于能有效降低晶格热导率，因为低维化能够有效降低声子群速。因此，根据热电性能指数Z和物理参数 S、σ和 κ之间的关系，以Bi2Te3基热电材料为例提高热电性能的主要途径归纳为以下3个方面。

4.2.1 掺杂改变组份

掺杂对于载流子浓度的影响是显而易见的，对热电性质尤其是功率因子的影响较大。2008年，瑞典皇家工学院的S.H.Li和H.M.A.Soliman等人研究了退火及掺杂对Bi2Te3纳米结构厚膜的影响。其中，掺杂部分是n－Bi2Te3和p－Bi2Te3分别掺Se和 Sb，掺杂后的Bi2(Te1－xSex)3和(Bi1－ySby)2Te3化学计量与 S参数呈非线性关系［32］。2011年，段兴凯和江跃珍研究了Ag掺杂对Bi2Te3基薄膜功率因子的影响，其报导Ag掺杂浓度为0.2%时功率因子最高［33］。2012年，复旦大学 G.Mi，和 L.L.Li等人研究了 Sn掺杂对Bi2Te3纳米阵列的电导率影响［34］。2013年，罗马尼亚的S.Novaconi等人利用超声辅助水热法制备了Ag、Sn和 Sb掺杂下的Bi2Te3薄膜热电性质［35］。

4.2.2 工艺优化

生长条件和退火条件均能有效地控制晶粒生长及晶体中的杂质和缺陷，对于热电性能的影响显著。J.H.We等人研究了Bi2Te3薄膜在450～550℃温度范围及不同退火时间下对热电性能的影响，实验结果在温度为500℃时间15 min下退火得到的功率因子达到最大(2.1 mW/m K2)［21］。M.M.Rashid 等人研究了Bi2Te3薄膜在不同的退火温度及退火时间的热电性质，热电性质相较于未处理的总体是提高的［24］。周欢欢、Y.Deng、Z.W.Zhang和Z.K.Cai等人通过分析Bi2Te3薄膜的生长条件或退火工艺，探讨Bi2Te3薄膜结晶质量对各热电参数和热电性能的影响［27－30］。

4.2.3 降低维数

低维结构对于热电材料性能的影响在于能降低晶格热导率来提高热电优值。目前，块体材料的ZT值在300 K最大值接近1.14，而低维热电材料提供了一个显著增加ZT值的可能。近年来，人们利用热传导声子在传输过程中会受到材料晶界散射作用使热导率降低，电子量子化使电运输性能提高的原理通过材料结构设计来提高材料的热电优值。低维材料的优点包括:提高费米能附近的能态密度，促进Seebeck系数的提高;在势垒井界面增强了界面声子散射，同时又不显著的增加表面的电子散射，从而降低材料热导率的同时并不使材料的电导率降低;显著增加载流子的迁移率，从而可方便地调节掺杂。

目前，低维热电材料的研究方向主要有以下几个方面:(1)低维化提高热电性能的机理研究，Chen的声子界面散射理论认为:超晶格结构的热导率取决于界面条件和组成超晶格不同层声子特性的错配。(2)低维材料尺寸对热电材料性能的影响。(3)低维热电材料制备方法的研究。(4)低维热电材料测试方法的研究。除了超晶格等低维数结构能提高热电性能外，还有功能梯度材料、填充式导电聚合物复合材料和准晶材料等。另外，量子点和量子线结构的热电材料也有一定的研究。

1)纳米线结构。2004年天津大学的W.Wang等人制备出以n－type和p－type的Bi2Te3阵列微型发电机［36］。2008年，J.Lee等人通过恒电流、恒电势和脉冲电沉积制备了3种不同工艺下的Bi2Te3纳米阵列，在不同的生长机制下Bi2Te3纳米阵列呈现不同的晶体微观结构，分析了不同沉积条件下纳米线阵列沉积的质量［23］。2010年M.Hu等人在Nano Letters上报导的Si/Ge Core－Shell结构，通过分子动力学分析包覆层Ge的厚度对于整体纳米结构和Si核纳米结构热导率的影响。结果发现外层包覆Ge原子层能有效降低热导率，提高热电性能［37］。2010年，清华大学的Ch.L.Chen等人利用电化学沉积的方法制备了Bi2Te3纳米线阵列［38］。

2)超晶格结构。超晶格材料始终被认为是能显著提高热电性能的结构，主要由于其量子限制效应和界面效应［39］。2001年 Rama等人在 Nature上报导了p－type Bi2Te3/Sb2Te3超晶格结构 ZT～2.4，n－type Bi2Te3/Bi2Te2.83Se0.17超晶格结构 ZT ～ 1.4［40］。2009年美国亚拉巴马大学通过磁控溅射制备出了70层Bi2Te3/Sb2Te3交替生长的超晶格结构，并分析了在Si离子轰击下和未经轰击的材料热电性能［41］。2012年，厦门大学Z.Y.Fan等人研究了3D的Bi2Te3薄膜超晶格结构，研究一个超晶格系统结构及几何尺寸对ZT值的影响［42］，其研究证实了纳米结构设计也是一种提高热电性能的有效方法。

5 应用与展望

热电材料是热电器件的核心部分，其性能直接决定了器件的优劣，因此热电材料的研究对于提高热电器件性能起着至关重要的作用。热电材料主要在温差发电、热电制冷及微电子器件和EMS的传感器和温度控制器中实现应用。温差发电是利用热电材料的Seebeck效应，将热能直接转化为电能，无需机械运动部件，也不发生化学反应。而热电制冷材料的另一个应用是为超导材料的使用提供低温环境。因这两类热电设备均无振动、无噪音、无磨损、无泄漏，且体积小、重量轻，安全可靠使用寿命长，对环境不产生任何污染，是理想的电源和制冷器。美国NASA(National Aero nautics and Space Administration)曾在多个航天器上成功使用了温差发电器件来为航空设备提供能源［43］。B.C.Sales文中也提到半导体热电材料在热电制冷及发电装置中的应用，分别采用n型和p型的半导体并用导线连接就能组成热发电和电制冷的装置［4］。2013年，韩国的M.Y.KIM和T.S.OH在薄膜器件中嵌入n－Bi2Te3和 p－Bi2Te3薄膜［44］。

经几十年的研究，块体Bi2Te3基热电材料的热电优值一直徘徊在1左右，但随着纳米技术的兴起，近年来有关低维结构的热电材料不断出现，为热电优值的提高提供了较大的可能性。至今在热电材料的研究中并未发现ZT值存在上限，所以只要改进制备技术、优化工艺、改变结构便可有效提高ZT值。掺杂、低维化、超晶格结构及纳米技术均能有效地提高热电优值，因而成为热电材料的发展方向。今后的研究，除了上述的优化工艺、掺杂及降低维数来提高热电材料性能，研究重点将可能放置在半导体能带结构及量子理论研究相结合的领域，在提高现有热电材料性能的同时也寻求新的高ZT值材料。

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