發(fā)布時間：2021-04-15 16:48

　　當(dāng)今世界,化石燃料的儲量越來越少,并且在化石燃料的燃燒過程中,對環(huán)境產(chǎn)生了很大的污染。因此,尋找清潔可持續(xù)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熱能的形式浪費掉,這無疑是巨大的浪費。熱電材料是一種利用內(nèi)部載流子的運動,將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的功能性材料,引起了研究者們廣泛的關(guān)注。熱電材料具有無污染,易于控制和使用壽命長等優(yōu)點。但是限制熱電材料進行大范圍應(yīng)用的主要原因是它的轉(zhuǎn)化效率不高。熱電材料的轉(zhuǎn)化效率主要是由無量綱的品質(zhì)因數(shù)ZT值來決定,因此主要任務(wù)是尋找具有高ZT值的熱電材料。本文基于第一性原理的密度泛函理論（DFT）,使用半經(jīng)典Boltzmann理論、形變勢理論和Slack模型在理論上研究了半導(dǎo)體材料的熱電特性,為實驗上提供了更多的理論指導(dǎo)。具體的研究工作主要包含以下幾個方面:1.對Half-Heusler（HH）BAgX（X=Ti,Zr,and Hf）晶格結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化和電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)計算。結(jié)果表明,它們都是窄帶隙的間接帶隙半導(dǎo)體。利用形變勢理論得到了它們的弛豫時間和載流子遷移率,采用Slack模型計算得到了晶格熱導(dǎo)。采用第一性原理計算的能帶,通過Boltztr... 

【文章來源】：魯東大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

熱電裝置的原理圖

魯東大學(xué)碩士學(xué)位論文13圖3.1BAgX(X=Ti,Zr,andHf)的傳統(tǒng)胞，藍(lán)色、黃色和紅色的球分別代表X、B和Ag原子。表3.1BAgX(X=Ti,Zr,andHf)的晶格常數(shù)和帶隙值。為了驗證BAgX結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，我們計算了它們的聲子色散曲線。如圖3.2所示，沒有虛頻，說明了三個結(jié)構(gòu)都是動態(tài)穩(wěn)定的，可以用于下一步的計算。0246810Frequency(THz)XRM(a)BAgTilatticeconstants()Bandgaps(eV)PresentRef.[58]PresentRef.[58]BAgTi5.505.410.150.16BAgZr5.745.670.240.25BAgHf5.715.610.150.17

魯東大學(xué)碩士學(xué)位論文25優(yōu)化后的HfTe5的底心斜方的晶格結(jié)構(gòu)，空間群是Cmcm(No.63)。HfTe5的裂開面包含沿著a方向的HfTe3三棱柱形的鏈。每個碳鏈由一個Hf原子和兩種不同的Te原子組成。HfTe3鏈以z形的沿c軸的Te2鏈連接。每個晶體單元包含兩個HfTe5層，通過vdW的相互作用沿b軸堆疊。顯然，HfTe5是各向異性的晶格結(jié)構(gòu)，會導(dǎo)致各向異性的傳輸特性（S,σ和κe）。圖4.1HfTe5的傳統(tǒng)胞，大的綠色的原子和小的褐色的原子分別代表Hf和Te原子。表4.1傳統(tǒng)胞HfTe5的晶格常數(shù)（）。準(zhǔn)確的能帶結(jié)構(gòu)是獲得準(zhǔn)確輸運系數(shù)的關(guān)鍵。HfTe5目前的能帶結(jié)構(gòu)是利用原胞計算得到的，在布里淵區(qū)中使用了更大的12×12×12的網(wǎng)格點。如圖4.2所示，在布里淵區(qū)中與Fan等人[77]使用了相同的高對稱性點。目前計算的51meV的間接帶隙與Wang等人[78]之前的理論數(shù)值18.4meV幾乎是一致的，證實了目前的理論水平是可信的，可以在接下來的章節(jié)中進行下一步的計算。SystemLatticeconstantsPresentCal.[76]Exp.(10K)[75]Exp.(293K)[75]HfTe5a3.97953.9643.96403.9713b14.50914.44314.44314.499c13.66713.68413.68413.729


本文編號：3139713