熱電材料作為一種新型的能源材料,能夠不依靠其他的介質(zhì)實(shí)現(xiàn)熱能和電能的相互轉(zhuǎn)化,可以將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能而備受關(guān)注。本文基于第一性原理和半經(jīng)典玻爾茲曼輸運(yùn)理論,系統(tǒng)研究了 Mg2GexSn1-x（x=0.25,0.5,0.75）和 PbSxTe1-x（x=0.25,0.5,0.75）無(wú)序固溶體的晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和熱電性能。主要結(jié)論如下:（1）基于特殊準(zhǔn)隨機(jī)結(jié)構(gòu)方法構(gòu)建了包含24個(gè)原子的Mg2GexSn1-x（x=0.25,0.5,0.75）無(wú)序固溶體結(jié)構(gòu),三種比例下的帶隙值為0.35 eV-0.44 eV,并在此基礎(chǔ)上研究了體系的電子結(jié)構(gòu)和熱電性質(zhì)。計(jì)算結(jié)果表明當(dāng)溫度為800K,載流子濃度為3.28×1019cm-3時(shí),n型Mg2Ge0.5Sn0.5由于具有較高的功率因子和較低的晶格熱導(dǎo)率,熱電優(yōu)值ZT可達(dá)2.45,具有較低的晶格熱導(dǎo)率的原因則主要是其具有較高的密度以及較低的光學(xué)模速度。（2）采用特殊準(zhǔn)隨機(jī)結(jié)構(gòu)方法構(gòu)建了包含32個(gè)原子的PbSxTe1-x（x=0.25,0.5,0.75）無(wú)序固溶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,PbSxTe1-x（x=0.25,0.5,0.75）的帶隙值隨著x的增大而... 

【文章來(lái)源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２帕爾貼效應(yīng)示意圖??Ｆｉｇ?１－２?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｐｅｌｔｉｅｒ?ｅｆｆｅｃｔ．??

圖１－３熱電模塊及其工作原理??Ｆｉｇ?１?－３?Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｍｏｄｕｌｅ?ａｎｄ?ｉｔｓ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．??圖１－３是半導(dǎo)體熱電材料器件進(jìn)行熱電轉(zhuǎn)換的基本原理示意圖。圖中為一個(gè)閉合??回路，回路中是具有溫度梯度的，一端為ｐ型半導(dǎo)體，另一端為ｎ型半導(dǎo)體，當(dāng)在ｐ??型半導(dǎo)體和ｎ型半導(dǎo)體之間加上熱源Ｑ之后，會(huì)發(fā)生塞貝克效應(yīng)，進(jìn)而會(huì)有電壓的產(chǎn)??生，形成一個(gè)完整的回路后會(huì)有功率的產(chǎn)生。此時(shí)，如果將電壓加在另一端，形成完??整的回路，則會(huì)發(fā)生帕爾帖效應(yīng)，會(huì)有溫差的產(chǎn)生。相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換效率可以用ｎ來(lái)??表示，其定義式如１．７所示：??”釀?Ｔ２?［ｕｚｔ）ｖ＼ｔｊｔ２??４??

理論（Ｄｅｎｓｉｔｙ?Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?Ｔｈｅｏｒｙ，ＤＦＴ）。在轉(zhuǎn)換為多電子體系的基礎(chǔ)上，如果一種體??系的原子數(shù)目較少，則可以采用Ｈａｒｔｒｅｅ－Ｆｏｃｋ方法近似處理。如果一種體系的原子數(shù)??目較多，則直接用ＤＦＴ方法來(lái)處理，總流程如圖１－５所示。??復(fù)?多???單??雜?由?廠(chǎng)＾?Ｈａｒｔｒｅｅ－Ｆｏｃｋ方法???＾??多????粒?？絕熱近似?——？子一?一？子??＾?體?＾???ｌ?體??體?％?ｋ?密度泛函理論?一Ｉ?＆??系系系??圖１－５第一性原理計(jì)算方法中對(duì)多粒子體系的近似??Ｆｉｇ?１－５?Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎｓ?ｆｏｒ?ｔｈｅ?ｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｙｓｔｅｍｓ?ｉｎ?ｔｈｅ??ｍｅｔｈｏｄ?ｏｆ?ｆｉｒｓｔ－ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ?ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ??１．５．２密度泛函理論??近幾十年以來(lái)，對(duì)于周期性體系的處理方法，主要都是以密度泛函理論為基礎(chǔ)的??量子化模擬。在本節(jié)中，主要介紹關(guān)于ＤＦＴ的基本概念。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，ＤＦＴ已??經(jīng)在很多領(lǐng)域發(fā)揮了作用，比如說(shuō)物理、化學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生物科學(xué)、材料科學(xué)等。??由Ｈｏｈｅｎｂｅｒｇ和Ｋｏｈｎ于１９６４年提出的Ｈｏｈｅｎｂｅｒｇ－Ｋｏｈｎ第一定理和第二定理可??以將波函數(shù)取代為電子密度來(lái)作為基本變量，這兩種定理建立了密度泛函理論發(fā)展的??基礎(chǔ)。隨后又直接給出了?Ｈｏｈｅｎｂｅｒｇ－Ｋｏｈｎ方程［５９］，給出了切實(shí)可行的解決方法，如??下所示：??Ｖ２?＋?Ｆ（ｚ－）?＋?（ｒ）?＋?Ｖｘｃ?（ｒ）?（ｒ）?＝?ＥｉＶｉ?（ｒ）．?（１．９）??上式中

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Effects of Mn substitution on thermoelectric properties of CuIn1-xMnxTe2[J]. 羅鵬飛,游理,楊炯,邢娟娟,張繼業(yè),王晨陽(yáng),趙新洛,駱軍,張文清.  Chinese Physics B. 2017(09)



本文編號(hào)：3440713