本文主要研究内容
作者杨修先（2019）在《第一性原理研究方钴矿、碱金属半导体和二维石墨炔的热输运及热电性质》一文中研究指出：自第二次工业革命以来,人类社会对电的需求与日俱增。然而,通过化石燃料燃烧转换为电能导致了一系列的环境问题及地区冲突。另一方面,热能被认为是无处不在的可再生能源。热过程产生了我们使用的超过90%的能量,而浪费的能量最终也是以热的形式耗散。热电学是应用于直接热电转换的最简单技术。在本文中,我们利用第一性原理计算结合Boltzmann输运方程（BTE）和半经典分析,对方钴矿（CoSb3和IrSb3）、碱金属半导体（LiH、NaH、Li3Sb和Li3Bi）进行了系统地研究,重点是电子结构、晶格热导率κL、塞贝克系数S和无量纲的品质因数ZT。针对方钴矿材料,我们重点研究了其电子结构和热输运性质随压强的变化,并且惊奇的发现随着压强的增加,带隙和κL呈现出抛物线的趋势,从而在高压下获得了优良的热电性质和较高的ZT值,例如1000 K,压强为54（58）GPa时,IrSb3（CoSb3）的ZT≈1.40（1.09）。这一反常的现象来自于电子密度的分布以及内在散射的变化。进一步的分析表明:（i）随着压强增加,Sb原子的未成键的电子对转移到了Co（Ir）和Sb原子之间,导致了部分离子键的形成,因此带隙先膨胀后收缩。（ii）非谐声子散射强度的变化导致了的变化。总的来说,这些行为导致了一个优异的热电性质。通过将密度泛函理论和准谐近似及BTE结合,我们利用质量很轻的离子晶体LiH和NaH研究了热膨胀效应对晶格热输运的影响。很明显,热膨胀效应对这些轻晶体的晶格热输运有非常显著的影响。考虑热膨胀后,κL和原来相比大约减少了40%。总的来说,κL考虑热膨胀后LiH在300（327）K时,为14.67（12.98）W/mK,非常接近于在相同温度下的实验值14.70（12.47）W/mK。我们的分析表明,热膨胀效应导致了声子频率和声子群速度的减小、声子散射过程和散射率的增加,因此降低了κL。在较重的碱金属半导体Li3Sb和Li3Bi中,我们研究了其热电性质。Li3Sb和Li3Bi是窄带隙半导体,其带隙值分别为0.68和0.34 eV。同时在室温下Li3Sb和Li3Bi晶体的κL为2.2和2.09 W/mK。低的可以诱导比较好的热电性质。因此我们详细研究了掺杂对热电性质的影响并且发现当温度为900 K时,在P型掺杂的Li3Sb呈现出了较高的ZT值（≈2.54）;在相同温度下,P型掺杂的Li3Bi也呈现出较好的热电性质,ZT≈1.54。目前为止,实验上获得的最高的ZT值为2.6在850 K时,我们的结果非常接近当前最高的实验值。我们还研究了二维石墨烯的同素异形体,单层α,β,γ石墨炔的热输运性质。令人注目的是,单层α,β,γ石墨炔的远小于石墨烯,仅为21.11、22.3和106.24 W/mK。我们观察了在特定频率下的声子模式的贡献,发现许多的光学模式在晶格热输运中起到了重要的作用。众多光学模式参与热输运,极大增强了声子散射,从而导致了低的κL。
Abstract
zi di er ci gong ye ge ming yi lai ,ren lei she hui dui dian de xu qiu yu ri ju zeng 。ran er ,tong guo hua dan ran liao ran shao zhuai huan wei dian neng dao zhi le yi ji lie de huan jing wen ti ji de ou chong tu 。ling yi fang mian ,re neng bei ren wei shi mo chu bu zai de ke zai sheng neng yuan 。re guo cheng chan sheng le wo men shi yong de chao guo 90%de neng liang ,er lang fei de neng liang zui zhong ye shi yi re de xing shi hao san 。re dian xue shi ying yong yu zhi jie re dian zhuai huan de zui jian chan ji shu 。zai ben wen zhong ,wo men li yong di yi xing yuan li ji suan jie ge Boltzmannshu yun fang cheng （BTE）he ban jing dian fen xi ,dui fang gu kuang （CoSb3he IrSb3）、jian jin shu ban dao ti （LiH、NaH、Li3Sbhe Li3Bi）jin hang le ji tong de yan jiu ,chong dian shi dian zi jie gou 、jing ge re dao lv κL、sai bei ke ji shu She mo liang gang de pin zhi yin shu ZT。zhen dui fang gu kuang cai liao ,wo men chong dian yan jiu le ji dian zi jie gou he re shu yun xing zhi sui ya jiang de bian hua ,bing ju jing ji de fa xian sui zhao ya jiang de zeng jia ,dai xi he κLcheng xian chu pao wu xian de qu shi ,cong er zai gao ya xia huo de le you liang de re dian xing zhi he jiao gao de ZTzhi ,li ru 1000 K,ya jiang wei 54（58）GPashi ,IrSb3（CoSb3）de ZT≈1.40（1.09）。zhe yi fan chang de xian xiang lai zi yu dian zi mi du de fen bu yi ji nei zai san she de bian hua 。jin yi bu de fen xi biao ming :（i）sui zhao ya jiang zeng jia ,Sbyuan zi de wei cheng jian de dian zi dui zhuai yi dao le Co（Ir）he Sbyuan zi zhi jian ,dao zhi le bu fen li zi jian de xing cheng ,yin ci dai xi xian peng zhang hou shou su 。（ii）fei xie sheng zi san she jiang du de bian hua dao zhi le de bian hua 。zong de lai shui ,zhe xie hang wei dao zhi le yi ge you yi de re dian xing zhi 。tong guo jiang mi du fan han li lun he zhun xie jin shi ji BTEjie ge ,wo men li yong zhi liang hen qing de li zi jing ti LiHhe NaHyan jiu le re peng zhang xiao ying dui jing ge re shu yun de ying xiang 。hen ming xian ,re peng zhang xiao ying dui zhe xie qing jing ti de jing ge re shu yun you fei chang xian zhe de ying xiang 。kao lv re peng zhang hou ,κLhe yuan lai xiang bi da yao jian shao le 40%。zong de lai shui ,κLkao lv re peng zhang hou LiHzai 300（327）Kshi ,wei 14.67（12.98）W/mK,fei chang jie jin yu zai xiang tong wen du xia de shi yan zhi 14.70（12.47）W/mK。wo men de fen xi biao ming ,re peng zhang xiao ying dao zhi le sheng zi pin lv he sheng zi qun su du de jian xiao 、sheng zi san she guo cheng he san she lv de zeng jia ,yin ci jiang di le κL。zai jiao chong de jian jin shu ban dao ti Li3Sbhe Li3Bizhong ,wo men yan jiu le ji re dian xing zhi 。Li3Sbhe Li3Bishi zhai dai xi ban dao ti ,ji dai xi zhi fen bie wei 0.68he 0.34 eV。tong shi zai shi wen xia Li3Sbhe Li3Bijing ti de κLwei 2.2he 2.09 W/mK。di de ke yi you dao bi jiao hao de re dian xing zhi 。yin ci wo men xiang xi yan jiu le can za dui re dian xing zhi de ying xiang bing ju fa xian dang wen du wei 900 Kshi ,zai Pxing can za de Li3Sbcheng xian chu le jiao gao de ZTzhi （≈2.54）;zai xiang tong wen du xia ,Pxing can za de Li3Biye cheng xian chu jiao hao de re dian xing zhi ,ZT≈1.54。mu qian wei zhi ,shi yan shang huo de de zui gao de ZTzhi wei 2.6zai 850 Kshi ,wo men de jie guo fei chang jie jin dang qian zui gao de shi yan zhi 。wo men hai yan jiu le er wei dan mo xi de tong su yi xing ti ,chan ceng α,β,γdan mo gui de re shu yun xing zhi 。ling ren zhu mu de shi ,chan ceng α,β,γdan mo gui de yuan xiao yu dan mo xi ,jin wei 21.11、22.3he 106.24 W/mK。wo men guan cha le zai te ding pin lv xia de sheng zi mo shi de gong suo ,fa xian hu duo de guang xue mo shi zai jing ge re shu yun zhong qi dao le chong yao de zuo yong 。zhong duo guang xue mo shi can yu re shu yun ,ji da zeng jiang le sheng zi san she ,cong er dao zhi le di de κL。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自烟台大学的杨修先，发表于刊物烟台大学2019-08-29论文，是一篇关于热电性质论文,热输运论文,方钴矿论文,碱金属半导体论文,石墨炔论文,烟台大学2019-08-29论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自烟台大学2019-08-29论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。