基于 Landauer 方法高效计算本征热电参数的算法

Landauer 方法提供了一种概念上简单的方式，用于计算材料从弹道输运到扩散输运范围内的本征热电（TE）参数。该方法依赖于计算传播模式的数量以及每个模式的散射率。模式由材料的能量色散关系（E(k)）计算得出，这需要大量计算，且往往仅在稀疏动量（k）网格上提供能量关系。本文提出了一种从给定的 E(k) 关系高效计算模式分布（DOM）的方法。该算法的主要特点包括：(i) 能够处理稀疏色散数据；(ii) 为 DOM 创建的能量网格几乎独立于色散数据，从而允许高效快速地计算 TE 参数。散射效应的纳入也直接明了。文中提供了 k 网格稀疏度对 DOM 计算时间以及计算所得 TE 结果敏感度的影响。当所有维度（3D、2D 和 1D）的 K 网格稀疏度增加至 60% 时，该算法计算的 TE 参数精度在 5% 以内。DOM 计算所需时间受横向 K 密度（垂直于输运方向的 K）的强烈影响，但几乎不受输运方向 K 密度的影响。该算法得出的 DOM 和 TE 结果与以下两项进行了基准对比：(i) 抛物线能带的解析计算；(ii) $Bi_{2}Te_{3}$ 的真实电子和声子结果。