近年來，熱電技術作為有望解決能源問題的新途徑引起廣泛關注。熱電材料的轉(zhuǎn)化效率由熱電優(yōu)值ZT表示。Cu₂SnSe₃是一種組成元素廉價、環(huán)境友好的新型熱電材料，但其ZT值較低，只有約0.2。目前對于Cu₂SnSe₃熱電性能的優(yōu)化主要是通過Sn位摻雜提高空穴濃度，然而這種摻雜會導致熱電勢的大幅下降和電子熱導率的顯著提升, 使得ZT值的提升有限。此外，大多數(shù)研究只通過引入一到兩種缺陷來降低材料的晶格熱導率，很少利用多維缺陷（0維到3維）的引入實現(xiàn)對聲子的全頻譜散射，進一步降低晶格熱導率。

　　鑒于此，研究人員采取元素替代/空位對其能帶結(jié)構進行綜合調(diào)控。研究表明，Se位固溶硫可以有效的增寬帶隙和提高價帶頂?shù)膽B(tài)密度（圖1），使得Cu₂SnSe₃高溫熱電勢從170提高至277 μVK^-1；而Sn位摻In會造成多輕帶/能谷參與輸運，顯著提高了能帶簡并度和態(tài)密度（圖1），進而大幅提高該化合物的電導率和熱電勢。研究還發(fā)現(xiàn)，在Sn位重摻In可以誘導形成多維缺陷（如Sn空位、位錯、相界/孿晶界和CuInSe₂納米析出相，圖2），實現(xiàn)對聲子的全頻譜散射從而大幅降低晶格熱導率 （圖3(b)）。由此，Cu₂SnSe₃的最高ZT值在858 K時可達到1.51，是目前本體系報道的最高值 （圖4）。

　　研究工作得到國家自然科學基金的支持，理論計算在中科院超算中心合肥分中心完成。