納米熱電節(jié)能材料的第一性原理計(jì)算.pdf

1、低品位熱能利用在節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)中具有重要意義，其中熱電轉(zhuǎn)換由于具有體積小、重量輕、無(wú)任何機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件、工作無(wú)噪音、工作中不造成環(huán)境污染、使用壽命長(zhǎng)、易維護(hù)等特點(diǎn)，受到了極大的關(guān)注。熱電材料作為熱電轉(zhuǎn)換中的核心要素，是提高熱電轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵。通過(guò)理論計(jì)算的方法分析材料的熱電性質(zhì)有助于了解和指導(dǎo)材料的制備、成型以及控制優(yōu)化，第一性原理計(jì)算的方法能夠在較少參數(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)施性質(zhì)預(yù)測(cè)，表現(xiàn)了材料的固有性質(zhì)，是熱電材料研究中的重要手段。納米材料

2、作為熱電材料中的重要內(nèi)容，由于其較好的熱電潛力，從90年代開始得到了廣泛關(guān)注，特別是其中的低維材料，如石墨烯、硅烯等。
　　本文以第一性原理的方法研究了單層 MoS2的熱電性質(zhì)。通過(guò)優(yōu)化得到了穩(wěn)定的單層 MoS2的結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，計(jì)算分析了其熱電中的電學(xué)性能。分別得到了單層MoS2在300 K、400 K和500 K溫度下的電導(dǎo)率、塞貝克系數(shù)、電子熱導(dǎo)率和熱電優(yōu)值，并且分析了載流子類型和濃度對(duì)熱電性能的影響。對(duì)比分析表明，單

3、層MoS2具有較高的功率因子，熱電潛力較好。如果能夠通過(guò)有效手段降低其熱導(dǎo)率，將獲得較好的熱電優(yōu)值，聲子工程在熱導(dǎo)率調(diào)控方面的成功，預(yù)示著能夠把單層MoS2的熱導(dǎo)率調(diào)整到合適的范圍。
　　在對(duì)單層 MoS2的熱學(xué)性質(zhì)描述中，經(jīng)驗(yàn)勢(shì)函數(shù)是決定分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果的重要影響因素。為了得到較好的用于預(yù)測(cè)單層 MoS2熱導(dǎo)性質(zhì)的勢(shì)函數(shù)，我們對(duì)比現(xiàn)有勢(shì)函數(shù)和本文擬合得到的經(jīng)驗(yàn)勢(shì)函數(shù)發(fā)現(xiàn)，不同的勢(shì)函數(shù)描述得到的原子間相互作用力互有差別。文章整理