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本工作在纳米化的基础上采用Mg位Cd替代结合Ag掺杂、Sb位Bi替代形成混晶结合Sn掺杂以及以β-Zn4Sb3为分散相形成复合体系等措施,来改善和优化Mg3Sb2的热电性能,并探讨各因素对其热电性能的影响机理。研究表明,(MgxCd1-x)3Sb2的电阻率ρ随x的增大而减小,主要来源于表观导电激活能的减小；而Ag掺杂后ρ急剧降低与Ag+引入空穴浓度有关。由于Cd元素对声子强烈散射作用使得(MgxCd1-x)3Sb2的热导率单调递减。由于电阻和热导的大幅减小,使得替代后再掺杂样品的ZT值都得到明显提高。
Sn掺杂混晶Mg3(Bi0.4Sb0.6-xSnx)2的电阻率和热电势都随Sn含量的增大而减小,这主要与Sn掺杂导致载流子浓度增加有关。Sn原子掺杂对声子的散射作用增强,导致Mg3(Bi0.4Sb0.6-xSnx)2的热导率随x的增大而显著减小。由于电阻和热导的大幅减小使得掺杂样品的ZT值随着Sn含量增加而增大。
随β-Zn4Sb3纳米粒子复合含量的增加,Zn4Sb3/Mg3(Bi0.4Sb0.6)2复合体系的电阻率和热电势均逐渐减小。这可能主要与Zn4Sb3具有较低的电阻率和热电势有关,但也不能排除相界面处相互作用,如形成异质结和元素替代掺杂等。在较高温度范围内(200K-300K),复合体系的热电优值ZT随着Zn4Sb3复合含量的增多而逐渐变大,表明将纳米Zn4Sb3作为分散相与Mg3(Bi0.4Sb0.6)2复合可以显著提高其热电优值。