國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的最新數(shù)據(jù)表明,原煤等不可再生能源仍然是我國(guó)的主要能源。這些不可再生能源所釋放出來(lái)的污染物會(huì)造成嚴(yán)重的大氣污染,影響人們的身體健康,因此我們需要加速開(kāi)發(fā)可再生清潔能源,熱電材料就是其中的一種,它可以直接實(shí)現(xiàn)電能和熱能之間的相互轉(zhuǎn)換。此外,由于我國(guó)超算技術(shù)逐漸位列國(guó)際領(lǐng)先水平,研究者越來(lái)越熱衷于通過(guò)理論計(jì)算來(lái)尋找新材料,同時(shí)預(yù)測(cè)材料的最優(yōu)性能。大量研究結(jié)果表明,層狀硫族化合物通常存在較低的晶格熱導(dǎo)率和優(yōu)異的電輸運(yùn)性能。因此本文利用基于密度泛函理論和半經(jīng)典玻爾茲曼輸運(yùn)理論的第一性原理計(jì)算研究了三維層狀SnS和單層AuSe的熱電性能。低溫Pnma相SnS是禁帶寬度為0.878 eV的間接帶隙半導(dǎo)體,其電輸運(yùn)和熱輸運(yùn)均具有明顯的各向異性。計(jì)算結(jié)果顯示當(dāng)溫度為750 K時(shí),P型和N型SnS在a、b、c三個(gè)方向的ZT_max均是沿著a方向的值最大,大小分別為2.21和3.13。但是目前實(shí)驗(yàn)上P型和N型SnS的ZT_max均低于理論值,這是因?yàn)镾nS中的Sn空位使其載流子濃度偏低,而通常情況下我們采用元素?fù)诫s來(lái)提升載流子濃度。因此,我們利用K、Ca、...

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 熱電效應(yīng)
        1.2.1 Seebeck效應(yīng)
        1.2.2 Peltier效應(yīng)
        1.2.3 Thomson效應(yīng)
        1.2.4 三種熱電效應(yīng)間的關(guān)系
    1.3 無(wú)量綱熱電優(yōu)值ZT
    1.4 熱電材料的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 熱電材料的總體概況
        1.4.2 SnS熱電材料的研究現(xiàn)狀
        1.4.3 AuSe熱電材料的研究現(xiàn)狀
    1.5 本論文的主要研究?jī)?nèi)容
第二章 理論計(jì)算基礎(chǔ)和相關(guān)軟件
    2.1 第一性原理
    2.2 Born-Oppenheimer近似
    2.3 Hartree-Fock近似
    2.4 密度泛函理論
        2.4.1 Hohenberg-Kohn定理
        2.4.2 Kohn-Sham方程
    2.5 玻爾茲曼輸運(yùn)理論
        2.5.1 電子的玻爾茲曼輸運(yùn)理論
        2.5.2 聲子的玻爾茲曼輸運(yùn)理論
    2.6 形變勢(shì)理論
    2.7 本論文所采用的計(jì)算軟件
        2.7.1 VASP
        2.7.2 BoltzTraP
        2.7.3 Phonopy
        2.7.4 ShengBTE
第三章 三維純相SnS的熱電性能
    3.1 引言
    3.2 研究方法
    3.3 研究結(jié)果分析
        3.3.1 晶體結(jié)構(gòu)
        3.3.2 電子性質(zhì)
        3.3.3 電輸運(yùn)性能
            3.3.3.1 電導(dǎo)率
            3.3.3.2 Seebeck系數(shù)
            3.3.3.3 功率因子
        3.3.4 聲子性質(zhì)
        3.3.5 熱輸運(yùn)性能
            3.3.5.1 電子熱導(dǎo)率
            3.3.5.2 晶格熱導(dǎo)率
        3.3.6 無(wú)量綱優(yōu)值ZT
    3.4 本章小結(jié)
第四章 摻雜對(duì)SnS電輸運(yùn)性能的影響
    4.1 引言
    4.2 計(jì)算方法
    4.3 摻雜的晶體結(jié)構(gòu)
    4.4 摻雜后的電子性質(zhì)
        4.4.1 摻雜K的電子性質(zhì)
        4.4.2 摻雜Ca的電子性質(zhì)
        4.4.3 摻雜Ga的電子性質(zhì)
        4.4.4 摻雜Ge的電子性質(zhì)
        4.4.5 摻雜As的電子性質(zhì)
        4.4.6 摻雜Se的電子性質(zhì)
        4.4.7 摻雜Br的電子性質(zhì)
    4.5 本章小結(jié)
第五章 單層純相AuSe的熱電性能
    5.1 引言
    5.2 研究方法
    5.3 研究結(jié)果分析
        5.3.1 晶體結(jié)構(gòu)
        5.3.2 熱穩(wěn)定性
        5.3.3 電子性質(zhì)
        5.3.4 電輸運(yùn)性能
            5.3.4.1 電導(dǎo)率
            5.3.4.2 Seebeck系數(shù)
            5.3.4.3 功率因子
        5.3.5 聲子性質(zhì)
        5.3.6 熱輸運(yùn)性能
            5.3.6.1 電子熱導(dǎo)率
            5.3.6.2 晶格熱導(dǎo)率
        5.3.7 無(wú)量綱優(yōu)值ZT
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間取得的科研成果



本文編號(hào)：3848846