β型銻烯熱電輸運性質(zhì)的第一性原理計算.pdf

1、熱、電能量之間的直接轉(zhuǎn)化可以通過熱電效應這一簡單的物理原理直接實現(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簡單有效的途徑。熱電材料是實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化的不二選擇，也是一種發(fā)展前景相當好的綠色能源材料。同時研究發(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年張勝利等人在實驗上也成功地制備出β型銻烯，并證明其銻烯的穩(wěn)定性遠高于二維黑磷。
　　本文利用以密度泛函理論為基礎的第一性原理結合半經(jīng)典玻爾茲曼輸運方程

2、，分析計算了新型材料β型銻烯的熱電輸運性質(zhì)。我們首先計算并分析了β型銻烯在不同溫度下的塞貝克系數(shù)、電導率、電子熱導率隨化學勢、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系，聲子群速度及聲子弛豫時間隨頻率的變化情況和不同溫度下的晶格熱導率，并計算了各支聲子對整個晶格熱導率的貢獻百分比;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)值隨化學勢、電子摻雜濃度、空穴摻雜濃度的變化情況。
　　研究結果表明，β型

3、銻烯是一種能夠穩(wěn)定存在的二維結構;三支聲學聲子在Γ點附近均呈近似線性變化;聲學聲子占整個晶格熱導率的96.68％，光學聲子只占據(jù)整個晶格熱導率的3.32％;各支聲子群速度顯示出很弱的各項異性，并且由于ZA支聲子在Γ點的線性關系導致其存在非零群速。就我們所研究的范圍來說，對于β型銻烯而言，通過改變化學勢來提高材料的熱電性能是較好的方法，在費米面附近ZT值達到最大值0.275，當通過改變載流子濃度來提高熱電性能時，摻雜電子會比摻雜空穴可以更