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人口、資源與環(huán)境作為21世紀人類社會可持續(xù)發(fā)展面臨的三大問題，嚴重制約了經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，而其中能源短缺更是亟待解決的重要議題。熱電材料是一類能夠?qū)崿F(xiàn)熱能與電能的直接相互轉(zhuǎn)換的功能材料，可以用于熱電制冷和發(fā)電，在廢熱回收利用熱電發(fā)電方面表現(xiàn)出巨大應(yīng)用前景。硫銀鍺型化合物A_(12-n)/m^m+Bⁿ⁺X₆^2- ( A^m+ = Li⁺, Cu⁺, Ag⁺, Bn⁺ = Ga³⁺, Si⁴⁺, Ge⁴⁺, Sn⁴⁺, P⁵⁺, As⁵⁺, X = S, Se, Te) 是一類具有“聲子液體-電子晶體”結(jié)構(gòu)特征的高性能熱電材料，因其特殊的結(jié)構(gòu)與性能吸引了研究者的廣泛關(guān)注，理解其構(gòu)效關(guān)系對設(shè)計和開發(fā)下一代新型高性能熱電材料具有重要意義。

近日，武漢理工大學與東華大學、希臘克里特大學合作，通過單晶X射線衍射結(jié)合透射電鏡首次解析了高溫α-Ag₉GaTe₆化合物的晶體結(jié)構(gòu)，其空間群為P6₃mc，a = b = 8.2766(2) ?，c = 13.4349(7) ?。α-Ag₉GaTe₆的晶體結(jié)構(gòu)是由外部的[GaTe₄]^5-四面體和內(nèi)部的[Ag₉Te₂]⁵⁺籠狀團簇組成。Ag原子占據(jù)在八種不同的晶體學位置并無序分布在晶格中。電子能帶結(jié)構(gòu)和載流子有效質(zhì)量的計算表明，α-Ag₉GaTe₆化合物是一種間接帶隙半導體，其價帶頂主要由Ag 4d和Te 5p軌道貢獻，導帶底則由Te 5p軌道主導，價帶頂和導帶底的電子能帶結(jié)構(gòu)的各向異性使其沿三個不同方向的能帶有效質(zhì)量差別較大。此外，這種高度無序的Ag原子導致晶格強的非諧性振動，低頻光學聲子和聲學聲子之間強烈的耦合。結(jié)合與其他傳統(tǒng)熱電材料相比較低的平均聲速，使Ag₉GaTe₆化合物具有超低的晶格熱導率，其晶格熱導率在673 K時為0.20 W m^-1 K^-1。此外，Ga缺失有效調(diào)控了α-Ag₉Ga_1-xTe₆化合物的電輸運性能，在623 K下，α-Ag₉Ga_0.95Te₆化合物獲得最大熱電優(yōu)值ZT為1.13，相較于本征樣品α-Ag₉GaTe₆樣品提升了41%。為目前p型硫銀鍺型化合物中報道的最佳熱電性能之一。