BAgX（X=Ti,Zr,Hf）,HfTe 5 和CuLiX（X=Se,Te）热电性能的理论研究

发布时间：2021-04-15 16:48

　　当今世界,化石燃料的储量越来越少,并且在化石燃料的燃烧过程中,对环境产生了很大的污染。因此,寻找清洁可持续的能源迫在眉睫。并且,燃料的利用率很低,其中很大的一部分以热能的形式浪费掉,这无疑是巨大的浪费。热电材料是一种利用内部载流子的运动,将热能直接转化为电能的功能性材料,引起了研究者们广泛的关注。热电材料具有无污染,易于控制和使用寿命长等优点。但是限制热电材料进行大范围应用的主要原因是它的转化效率不高。热电材料的转化效率主要是由无量纲的品质因数ZT值来决定,因此主要任务是寻找具有高ZT值的热电材料。本文基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）,使用半经典Boltzmann理论、形变势理论和Slack模型在理论上研究了半导体材料的热电特性,为实验上提供了更多的理论指导。具体的研究工作主要包含以下几个方面:1.对Half-Heusler（HH）BAgX（X=Ti,Zr,and Hf）晶格结构进行了优化和电子结构性质计算。结果表明,它们都是窄带隙的间接带隙半导体。利用形变势理论得到了它们的弛豫时间和载流子迁移率,采用Slack模型计算得到了晶格热导。采用第一性原理计算的能带,通过Boltztr... 

【文章来源】：鲁东大学山东省

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

热电装置的原理图

鲁东大学硕士学位论文13图3.1BAgX(X=Ti,Zr,andHf)的传统胞，蓝色、黄色和红色的球分别代表X、B和Ag原子。表3.1BAgX(X=Ti,Zr,andHf)的晶格常数和带隙值。为了验证BAgX结构的稳定性，我们计算了它们的声子色散曲线。如图3.2所示，没有虚频，说明了三个结构都是动态稳定的，可以用于下一步的计算。0246810Frequency(THz)XRM(a)BAgTilatticeconstants()Bandgaps(eV)PresentRef.[58]PresentRef.[58]BAgTi5.505.410.150.16BAgZr5.745.670.240.25BAgHf5.715.610.150.17

鲁东大学硕士学位论文25优化后的HfTe5的底心斜方的晶格结构，空间群是Cmcm(No.63)。HfTe5的裂开面包含沿着a方向的HfTe3三棱柱形的链。每个碳链由一个Hf原子和两种不同的Te原子组成。HfTe3链以z形的沿c轴的Te2链连接。每个晶体单元包含两个HfTe5层，通过vdW的相互作用沿b轴堆叠。显然，HfTe5是各向异性的晶格结构，会导致各向异性的传输特性（S,σ和κe）。图4.1HfTe5的传统胞，大的绿色的原子和小的褐色的原子分别代表Hf和Te原子。表4.1传统胞HfTe5的晶格常数（）。准确的能带结构是获得准确输运系数的关键。HfTe5目前的能带结构是利用原胞计算得到的，在布里渊区中使用了更大的12×12×12的网格点。如图4.2所示，在布里渊区中与Fan等人[77]使用了相同的高对称性点。目前计算的51meV的间接带隙与Wang等人[78]之前的理论数值18.4meV几乎是一致的，证实了目前的理论水平是可信的，可以在接下来的章节中进行下一步的计算。SystemLatticeconstantsPresentCal.[76]Exp.(10K)[75]Exp.(293K)[75]HfTe5a3.97953.9643.96403.9713b14.50914.44314.44314.499c13.66713.68413.68413.729


本文编号：3139713