基于原子紧束缚模型的硅纳米线热电性能分析
介观与纳米尺度物理
2010-06-23 v1 材料科学
摘要
低维材料因其在调控电子和热学性质方面提供了额外的长度尺度自由度，从而具有改善热电性能的可能性。由于声子传导受到抑制，与原始材料的ZT值相比，纳米结构的热电优值ZT近期已有大幅提升。此外，低维性可以提高器件的功率因子，从而进一步增强ZT。本研究采用原子尺度的sp3d5s*-自旋-轨道耦合紧束缚模型计算硅纳米线的电子结构。应用Landauer形式论计算电导率、塞贝克系数和功率因子的上限。我们研究了直径从3nm到12nm的n型和p型纳米线，在[100]、[110]和[111]输运方向以及不同掺杂浓度下的性能。利用纳米线晶格热导率的实验值，计算了ZT的上限。我们发现，在室温下，将直径缩小到7nm以下最多可使功率因子翻倍并提高ZT。然而，在某些情况下，缩小尺寸并不能提升性能。讨论了用于优化设计的取向、几何形状和子带工程技术。
引用
@article{arxiv.1006.4212,
title = {Analysis of Thermoelectric Properties of Scaled Silicon Nanowires Using an Atomistic Tight-Binding Model},
author = {Neophytos Neophytou and Martin Wagner and Hans Kosina and Siegfried Selberherr},
journal= {arXiv preprint arXiv:1006.4212},
year = {2010}
}
备注
19 pages, 4 figures