热电材料可以实现热能和电能的直接相互转化，而基于此类材料的热电制冷技术具有调节精度高、响应快的特点，与一般的机械式制冷相比，它不需要压缩传动等运动部件，更不需要制冷剂，不产生任何排放与环境污染，是一种较为理想的全固态高效制冷及热管理技术。热电器件的性能表现主要取决于其核心热电材料的热电输运性能。长期以来，在近室温热电材料及热电制冷方面，p/n型Bi?Te?是唯一商业化的高性能（zT~1）材料体系。
Bi?Te?基热电制冷器件被广泛用于冷链存储、医疗器械和光通讯控温等重要行业。未来随着通讯和电子信息领域对芯片控温需求的进一步提升，热电制冷产业前景更加广阔。作为目前核心热电制冷材料，Bi?Te?本身存在机械性能差、使用Te元素造成的高成本等问题，限制了这类材料的进一步推广和应用。
因此，开发新型的、高性能近室温热电材料体系成为本领域的关键科学问题和挑战，在此背景下，近年来镁基N型Mg3(Bi,Sb)2成为备受关注的热电材料体系。相比传统Bi?Te?商业材料，Mg3(Bi,Sb)2具有优异的热电与机械性能，兼具低成本和环保优势，因此发展势头强劲。
近年来，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心赵怀周研究员课题组瞄准Mg3(Bi,Sb)2材料体系，在热电性能提升、化学与热稳定性增强、界面电极材料设计与制备、热电臂加工与焊接组装等环节取得一系列突破，最终实现具有稳定服役性能的商业尺寸热电制冷模块的构筑，模块室温最大制冷温差可达到59 K，为该类材料的应用奠定了基础。
最近，该课题组针对Mg3(Bi,Sb)2材料体系进行了晶界结构优化与结晶质量提升：（1）通过设计新的材料生长路径，促进晶粒长大以降低晶界密度，减弱晶界处势垒对载流子的散射，实现室温下迁移率大幅度提升，接近并超过此前文献报道单晶Mg3(Bi,Sb)2材料输运水平；（2）通过新工艺减少材料基体缺陷，提高Mg1位点的原子占据率，n型传输更加稳定，同时保证了材料整体组分和性能的均匀性。
最终实现热电优值（z）在150-300 K的温区范围内的明显提升，超越了国际上多数商用n型Bi?Te?性能水平。
此外，在惰性气氛保护下，Mg3.15Bi1.4975Sb0.5Te0.0025粗晶样品16个月内未发生性能衰减，对应器件最大制冷温差也保持了长期稳定，这显示了Mg3(Bi,Sb)2新材料器件的可靠性和服役稳定性，对推动该材料在热电领域的实际应用具有重要意义。