Bi2Te3壓致結(jié)構(gòu)畸變及熱電效率提高的第一性原理研究.pdf

1、熱電材料是一種實(shí)現(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換的功能材料，在溫差發(fā)電和熱電制冷等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。利用熱電材料開(kāi)發(fā)的發(fā)電或制冷的設(shè)備具有節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、體積小、可靠性高、適用溫度范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，但是轉(zhuǎn)換效率低是其不足之處，限制了熱電材料的廣泛應(yīng)用。如何提高熱電材料的能量轉(zhuǎn)換效率是熱電材料研究的關(guān)鍵問(wèn)題，而且使用壓力手段來(lái)提高熱電材料的轉(zhuǎn)換效率是近期的研究熱點(diǎn)之一。
　　Bi2Te3做為一種最常用的熱電材料被人們廣

2、泛的應(yīng)用和研究，近期有報(bào)道發(fā)現(xiàn)Bi2Te3晶體的六角格子c軸與a軸之比c/a會(huì)隨壓力發(fā)生凹線(xiàn)形變化，并且這種晶格畸變可能會(huì)導(dǎo)致其熱電性質(zhì)的提高，但是對(duì)于晶格畸變的機(jī)理以及這種畸變?cè)鯓右馃犭娦再|(zhì)提高的原因還沒(méi)有一個(gè)明確的解釋。
　　本文利用基于密度泛函理論（DFT）的贗勢(shì)綴加平面波（PP-APW）的計(jì)算方法，對(duì)Bi2Te3晶體六角格子高壓下的晶體結(jié)構(gòu)、晶胞參數(shù)進(jìn)行了模擬，晶體c軸與a軸之比隨壓力的凹線(xiàn)形變化，這與實(shí)驗(yàn)上得結(jié)果一致。

3、通過(guò)分析不同原子層間距離、電荷密度分布隨壓力的變化，發(fā)現(xiàn)相鄰的Te1原子層之間的距離隨壓力的改變是造成晶格反常變化的原因，而Te1原子和Te1原子間電荷密度的隨壓力的提高是導(dǎo)致原子層間距變化的微觀原因。
　　晶格畸變也會(huì)導(dǎo)致能帶結(jié)構(gòu)和態(tài)密度的變化：導(dǎo)帶底最低點(diǎn)的位置發(fā)生變化，并且導(dǎo)帶底帶邊有效質(zhì)量變低；價(jià)帶頂?shù)膸н呌行з|(zhì)量也變低。
　　微觀電子結(jié)構(gòu)的變化也導(dǎo)致了賽貝克系數(shù)、電導(dǎo)率、溫差電優(yōu)值的改變。賽貝克系數(shù)隨壓力變化先增大