三元I–III–VI2型类金刚石黄铜矿化合物具有组成多样性和出色的传输性能，是有吸引力的功能半导体，包括作为热电材料。在该系列材料中，研究者们对CuInTe2和CuGaTe2进行了充分的研究，在950 K时实现的最大ZT值，为〜1.4，平均ZT为0.43。但是，这两种化合物在低温下均具有较差的电导率，导致ZT低于450K。近日，美国西北大学Mercouri G. Kanatzidis等通过了解和控制不同组成元素对热电输运性质的影响，极大地提高了五元类金刚石化合物（Cu0.8Ag0.2）（In0.2Ga0.8）Te2的热电性能。
本文要点：
1）理论和实验研究表明，晶格In位点的Ga降低了载流子有效质量，并提高了Cu0.8Ag0.2In1-xGaxTe2的电导率和功率因数。
2）此外，铜位点中的银通过增强的声子-光子声子耦合效应强烈抑制了热传递，从而使得Cu0.8Ag0.2In0.2Ga0.8Te2在850 K时具有超低热导率，约为0.49 W m-1 K-1。
3）缺陷形成能计算研究表明，固有的铜空位会引入缺陷能级，这对随温度变化的孔密度和电导率至关重要。因此，作者引入了额外的Cu空位来优化空穴载流子密度并提高Cu0.8Ag0.2In0.2Ga0.8Te2的功率因数。结果表明，获得的材料在850 K时最大ZT为1.5，在400-850 K的温度范围内平均ZT为0.78，这在类金刚石化合物家族中是最高的。
该工作阐明了不同组成元素对类金刚石化合物传输性能影响的基本理解，并提供了一种策略改善具有类金刚石结构材料的热电性能。
Hongyao Xie, et al. Ultralow Thermal Conductivity in Diamondoid Structures and High Thermoelectric Performance in (Cu1–xAgx)(In1–yGay)Te2, J. Am. Chem. Soc. 2021
DOI: 10.1021/jacs.1c01801
