中国科学院合肥物质科学研究院的研究人员设计了具有类似魔方独特结构的Slater-Pauling Heusler材料。这些材料具有类似半导体的特性，在热电应用中具有潜力。
“在传统的半导体Heusler合金中，价电子的数量遵循特定的规则。然而，这些S-P Heusler化合物在仍然表现出半导体行为的同时违反了这一规则，“该研究的第一作者Ti Zhuoyang说，”我们在这项研究中解释了这些现象的根本原因。
研究结果发布在《物理评论B》上。
一些化学计量偏离的Heusler化合物已被预测表现出半导体特性。然而，这些S-P半导体的键合行为及其晶体结构与热电性能之间的关系仍不清楚。
在这项研究中，该团队专注于两个Heusler系统：Ti-Fe-Sb和M-Co-Sn。在这两个系统中，他们预测了热力学稳定的TiFe1.5Sb 和 MCo1.33Sn S-P半导体。
研究人员进一步解释了这些化合物具有独特性质的原因。
深入研究后，研究人员解释了这些化合物的独特性质。除了已知的半 Heusler 和全 Heusler 局部几何形状外，这些 S-P 结构还包含有缺陷的 HH 和有缺陷的 FH 子结构。这是由于 Y 原子在 4d Wyckoff 位点的部分占据。
一个有趣的结果是在TiFe中形成了二阶和三阶魔方图案1.5Sb 和 MCo1.33Sn，归因于这些子结构的规则堆叠。
这种独特的排列是晶格内电子重新分布的关键，导致带隙的形成。它还降低了声子德拜温度并增强了非谐波振动，从而抑制了晶格的热导率。
因此，与传统的HH和FH化合物相比，这些材料表现出较低的热导率。特别地，由于p型ZrCo1.33Sn的高功率因数和低导热性，计算出的zT值在1000K时达到0.54。
“我们的研究预见了具有卓越热电能力的独特S-P Heusler半导体，并阐明了驱动其形成的物理机制，”Ti Zhuoyang说。
