Cu$_2$ZnSiTe$_4$：一种具有良好电子输运潜力的热电材料
材料科学
2024-01-15 v2
摘要
过渡金属基四元硫族化合物因包括热电（TE）在内的各种可再生能源应用而受到广泛关注。虽然低对称性和复杂结构有助于实现低热导率，但 TE 功率因子以及由此决定的热电优值（ZT）仍然较低，这阻碍了此类材料在未来 TE 应用中的推广。在此，我们利用第一性原理计算研究了一种新体系 CuZnSiTe 的热电性能，该体系具有改善的电子输运特性。重硫族元素 Te 的存在有助于实现相对较低的带隙（0.58 eV）。这一点，加上独特的电子能带拓扑结构，使得在 900 K 时获得了有前景的功率因子值：3.95（n 型）和 3.06（p 型）mWmK。Te 原子在混合光学和声学声子分支中也起着关键作用，这反过来又导致了降低的晶格热导率（高温下约 0.7 WmK）。尽管热导率并非显著低，但电子输运特性（功率因子）相当有利，从而产生了有前景的热电优值（900 K 时 ZT 约 2.67（n 型）和约 2.11（p 型））。我们认为 CuZnSiTe 是 TE 应用的一个潜在候选材料，并相信它将吸引未来的实验和理论研究。
引用
@article{arxiv.2401.05903,
title = {Cu$_2$ZnSiTe$_4$: A potential thermoelectric material with promising electronic transport},
author = {Himanshu Sharma and Bhawna Sahni and Tanusri Saha-Dasgupta and Aftab Alam},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.05903},
year = {2024}
}