结构调制对石墨炔纳米带热电性质的影响

发布时间：2017-07-29 17:31

  本文关键词：结构调制对石墨炔纳米带热电性质的影响

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【摘要】：热电材料是一类特殊的材料,它能够直接实现热能与电能之间的相互转换。传统的固体材料由于热电转换效率较低,导致其在实际生产生活中的应用受到了极大的限制。然而,先前的研究表明低维纳米材料由于受量子限制效应的影响,能够拥有较高的热电转换效率。因此对低维材料热电性质的研究迅速成为一个热门的研究领域。对材料的热电性质的研究不仅能够为获得更高性能的热电材料提供理论指导,同时也能为缓解当今社会面临的能源和环境危机提供有力的理论支持。本文采用非平衡格林函数方法系统地探讨结构调制对石墨炔热电性质的影响和调控,为基于石墨炔的高效的热电材料的合成和制备提供可靠的理论指导。本文主要研究内容如下:1、我们首先研究了边缘缺陷结构对γ-石墨炔纳米带的声子和电子的输运性质以及热电性质的影响。结果发现,通过边缘结构调制,γ-石墨炔纳米带的热电性能能够在很大程度上得到提升(室温下热电品质因子ZT能高达1.2)。同时,热电效率的提升在相当大的程度上依赖于边缘调制结构的几何特性。石墨炔热电性能的提升主要源于边缘缺陷引起的声子强烈散射。此外我们还讨论了边缘调制区结构长度和数目的变化对石墨炔热电性能的影响。2、利用非平衡格林函数方法,我们还研究了嵌入金刚石状量子点结构对石墨炔纳米带热电性质的影响。研究结果显示,嵌入量子点结构能够显著提升石墨炔的热电转换效率。这主要是归因于声子和电子热导的大幅下降。此外,量子点几何结构尺寸的变化会引起γ-石墨炔纳米带热电性能出现显著的震荡行为。这是由于量子点结构中的准束缚态引起了电导的震荡。最后,我们还讨论了插入不同数目的量子点结构对γ-石墨炔ZT的影响。
【关键词】：热电效应 石墨炔 格林函数
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 第1章 绪论7-21
• 1.1 引言7-8
• 1.2 研究进展和意义8-20
• 1.2.1 能源危机与热电效应8-11
• 1.2.2 低维材料及石墨烯研究现状11-17
• 1.2.3 石墨炔的性质和研究现状17-20
• 1.3 研究意义和内容20-21
• 第2章 计算理论21-29
• 2.1 基础输运理论21-22
• 2.2 格林函数方法22-23
• 2.3 热电输运的计算框架23-27
• 2.4 表面格林函数的计算方法27-29
• 第3章 边缘缺陷结构调制对γ-石墨炔纳米带热电性能的调控29-38
• 3.1 引言29-30
• 3.2 边缘调制的石墨炔模型与模拟计算方法30-32
• 3.3 边缘调制对石墨炔热电性质的影响32-37
• 3.4 小结37-38
• 第4章 嵌入金刚石状量子点结构对γ-石墨炔纳米带热电性质的调控38-49
• 4.1 引言38-39
• 4.2 插入量子点结构的石墨炔模型与模拟计算方法39-41
• 4.3 插入量子点结构对石墨炔热电性质的影响41-48
• 4.4 小结48-49
• 第5章 总结与展望49-50
• 5.1 总结49
• 5.2 展望49-50
• 参考文献50-57
• 致谢57-58
• 个人简历、攻读硕士学位期间完成的论文58
• 1. 个人简历58
• 2. 完成的论文58

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本文编号：590308