综述：热电二元铟硫族化合物的结构特征与研究进展

这篇综述系统阐述了二元铟硫族化合物（In-X, X = Te/Se/S）的结构特性与热电（TE）性能优化策略。通过解析晶体结构、电子能带和声子色散关系，揭示了非常规键（如In-In键）对载流子输运和晶格热导率（κL ）的调控机制，总结了缺陷工程、晶向调控、纳米结构化和晶粒尺寸工程等提升热电优值（zT）的关键途径，为设计高性能热电材料提供了理论指导。

　　

结构特征与热电性能的关联机制

二元铟硫族化合物因其独特的晶体结构和低本征热导率（<2 W m^?1
K^?1
）成为热电研究热点。以In₄
Se_2.35
为例，其沿b-c面的热导率低至0.74 W m^?1
K^?1
，zT值达1.48（705 K），这源于结构各向异性诱导的Peierls畸变。通过密度泛函理论计算发现，In⁺
的孤立振动模式（2.08 THz）和(In₃
)⁵⁺
链的高频伸缩振动（7.04 THz）共同增强了声子散射，而Se-Se反键作用则调控了价带顶的多谷特性。

关键材料体系的优化策略

InTe体系：通过Ga掺杂引入位错阵列（图11A-B），将晶格热导率降至0.5 W m^?1
K^?1
以下，同时载流子迁移率提升至11 cm²
V^?1
s^?1
，实现zT=1.2（648 K）。In₄
Se₃
体系：Se空位（δ=0.65）使载流子浓度增至10¹⁹
cm^?3
，结合Pb/Sn共掺杂形成5-70 nm In纳米沉淀（图17E-H），zT提升至1.4（733 K）。In₂
Se₃
体系：Zn掺杂产生施主缺陷Zn_In
，使非晶-晶相转变温度降低，zT达1.23（916 K）。

未来挑战与突破方向

当前瓶颈在于相变稳定性（如In₂
Te₃
在733 K的α-β转变）和规模化制备成本。通过开发协同相变调控技术（如应力工程）和新型掺杂策略（如Cu/Ag替代Pb），有望推动这类材料在柔性电子（利用InSe的层间滑移塑性）和废热回收领域的应用。理论计算预测n型InTe的CBM具有高能谷简并度，未来可通过Sn/Sb掺杂实现其n型转化以突破性能极限。