来源：X-MOL
NbFeSb 热电材料由于其高态密度有效质量，需要超高载流子浓度（约 10²¹ cm–3）以优化电传输性能，但由掺杂引起的严重原子半径不匹配破坏晶格势，降低载流子迁移率，同时增强点缺陷和声子散射，形成电子与声子性能优化之间的关键权衡。这项工作通过镧系收缩效应优化了 Ta 掺杂 NbFeSb 半豪斯勒合金的热电性能。Nb0.82–xTaxTi0.06Zr0.06Hf0.06FeSb（x = 0–0.25）合金通过悬浮熔炼和火花等离子体烧结合成，表现出卓越的室温电导率（5000 秒厘米–1）和载流子浓度（2×10²¹厘米–³）。Ta 掺杂增强了质量波动散射，降低晶格热导率 24%，同时在温度下保持 40 μW cm–1 K–2 的高功率因数。x = 0.1 组分在 973 K 时实现峰值 zT 为 0.8，同时保持了优异的室温电传输特性，这对低 ΔT 应用至关重要。利用这种材料，设计出一种可穿戴热电腕带，集成了 40×8 个 p-n 模块（NbFeSb/ZrNiSn）。在ΔT = 16°C 下的有限元仿真显示最大输出功率为 15.6 微瓦。此外，输出功率与施加的温度梯度呈正相关，凸显其适应性。这项工作凸显了镧系收缩驱动材料优化与器件工程之间的协同效应，为高性能可穿戴热电应用提供了稳健的解决方案。