具有半导体特性的HH化合物(化学式为XYZ)由于优异的电子性质、稳定性等特点，作为良好的热电材料备受关注。其电子性质主要得益于高能带简并度(N_v)，尤其是价带通常位于布里渊区的多个高对称点(N_v^L=4, N_v^W=6)，因而p型能带简并的调控得到广泛研究。导带通常只位于X点(N_v^X=3)，一般认为很难进行n型能带简并，所以目前关于n型能带简并的研究较少。

　　为此，张永胜研究员课题组从轨道贡献的角度出发，通过研究69种HH化合物的轨道相图发现，虽然HH的导带底大多位于X点，但具有轨道多样性(图1)：一类导带底主要来源于X原子的d轨道(能量E_X2)，另一类由Y元素的d轨道贡献(能量E_X3)，E_X2和E_X3的能量很接近时可视为能带简并(N_b^X=6)。此外，分析发现E_X2和E_X3的能量差与X和Y原子的价电子数差以及电负性差成线性关系(图2)，可以通过混合E_X2和E_X3能量差相反的体系实现导带简并。基于此，研究人员选择了VCoSn (E_X2-E_X3=0.3 eV)和TaCoSn (E_X2-E_X3=-0.36 eV)进行混合，当混合比例为0.5时，两类X点发生简并，成功验证了轨道相图的结果。该研究工作表明通过分析轨道贡献可以为调控能带简并、优化和设计高效 Half-Heusler 热电材料提供新思路。  

　　以上研究得到了国家自然科学基金项目的资助。

 　　

　　 　　

　　 图3. (a)VCoSn和(b)TaCoSn的投影能带结构图；(c)V_0.5Ta_0.5CoSn的反折叠能带图；(d)两类导带(X₂和X₃)能量差随掺杂组分变化示意图。