近期，中科院合肥研究院固體所張永勝研究員課題組在提升有序Double Half-Heusler (DHH) 熱電性能研究方面取得新進展，相關研究不但為后續實驗提供了新的研究體系，也為提升半休氏勒合金（Half-Heusler，HH）的熱電性能提供了新思路。相關研究結果發表在Journal of Materials Chemistry A 上。 

　　具有半導體特性的18電子HH 熱電材料已被廣泛研究，但是這類體系數量較少。而具有17和19電子的HH體系相混合可以形成新型18電子的DHH，這就擴大了HH研究體系。一般情況下，兩相混合在高溫下會形成固溶體，而在低溫下會形成有序結構。實驗上通常在高溫下合成DHH，所形成的混合固溶體雖然有利于散射聲子、降低熱導率，但同時也會損失載流子遷移率。相反，兩相混合形成的有序結構卻能在維持高載流子權重遷移率的同時降低熱導率(由于混合原子的質量失配等)。因此，尋找穩定的有序DHH結構是一個提升熱電性能的思路。 

　　為此，張永勝研課題組從三種18電子的Co基材料（TiFeSb, ZrCoBi和VCoGe）出發，通過用Fe和Ni替換Co模擬了17電子和19電子HH體系的混合(TiFe_1-xNi_xSb, ZrFe_1-xNi_xBi 和 VFe_1-xNi_xGe)。理論設計出了具有 18 電子的新型DHH 材料，從中預測出了兩個穩定的有序結構 (Ti₄Fe₂Ni₂Sb₄和V₄Fe₂Ni₂Ge₄)。通過與高溫無序固溶體系相比，他們發現有序結構的權重載流子遷移率較高，因此其電學性能比相應固溶體的好。此外通過熱導率計算發現，其同時具有較低的熱導率。綜合電學和熱學性能分析，有序Ti₄Fe₂Ni₂Sb₄和V₄Fe₂Ni₂Ge₄體系在高溫下具有良好的熱電性能：p 型 (n 型) 熱電優值分別為1.75 (0.64) 和1.33 (0.95)。相關工作表明，形成有序結構是維持HH高電學性能的重要途徑，同時為優化和設計高效 Half-Heusler 化合物提供了新思路。  

　　以上研究得到了國家自然科學基金項目的資助。 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1039/D0TA08364J