β型銻烯熱電輸運(yùn)性質(zhì)的第一性原理計(jì)算.pdf

1、熱、電能量之間的直接轉(zhuǎn)化可以通過熱電效應(yīng)這一簡(jiǎn)單的物理原理直接實(shí)現(xiàn)，而這種直接的轉(zhuǎn)化就為廢熱發(fā)電和熱電制冷或制熱提供了一個(gè)簡(jiǎn)單有效的途徑。熱電材料是實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的不二選擇，也是一種發(fā)展前景相當(dāng)好的綠色能源材料。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，單層材料與塊體材料相比，同樣具有較高的ZT值，并且2015年張勝利等人在實(shí)驗(yàn)上也成功地制備出β型銻烯，并證明其銻烯的穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于二維黑磷。
　　本文利用以密度泛函理論為基礎(chǔ)的第一性原理結(jié)合半經(jīng)典玻爾茲曼輸運(yùn)方程

2、，分析計(jì)算了新型材料β型銻烯的熱電輸運(yùn)性質(zhì)。我們首先計(jì)算并分析了β型銻烯在不同溫度下的塞貝克系數(shù)、電導(dǎo)率、電子熱導(dǎo)率隨化學(xué)勢(shì)、電子摻雜濃度和空穴摻雜濃度的變化;其次我們給出了β型銻烯的聲子色散關(guān)系，聲子群速度及聲子弛豫時(shí)間隨頻率的變化情況和不同溫度下的晶格熱導(dǎo)率，并計(jì)算了各支聲子對(duì)整個(gè)晶格熱導(dǎo)率的貢獻(xiàn)百分比;在文章最后我們還比較了β型銻烯在不同溫度下的熱電優(yōu)值隨化學(xué)勢(shì)、電子摻雜濃度、空穴摻雜濃度的變化情況。
　　研究結(jié)果表明，β型

3、銻烯是一種能夠穩(wěn)定存在的二維結(jié)構(gòu);三支聲學(xué)聲子在Γ點(diǎn)附近均呈近似線性變化;聲學(xué)聲子占整個(gè)晶格熱導(dǎo)率的96.68％，光學(xué)聲子只占據(jù)整個(gè)晶格熱導(dǎo)率的3.32％;各支聲子群速度顯示出很弱的各項(xiàng)異性，并且由于ZA支聲子在Γ點(diǎn)的線性關(guān)系導(dǎo)致其存在非零群速。就我們所研究的范圍來說，對(duì)于β型銻烯而言，通過改變化學(xué)勢(shì)來提高材料的熱電性能是較好的方法，在費(fèi)米面附近ZT值達(dá)到最大值0.275，當(dāng)通過改變載流子濃度來提高熱電性能時(shí)，摻雜電子會(huì)比摻雜空穴可以更