基于 ab initio 技术设计新的 Zintl 相 SrBaX (X = Si, Ge, Sn) 以用于热电应用
材料科学
2025-11-11 v1
摘要
松克（Slack）声学玻璃和电子晶体概念一直是设计新型热电材料的指导性范式。Zintl 相从原理上被证明是该概念的优秀候选者，从而是良好的热电材料候选者。基于此动机，我们使用先进的计算方法设计新的 Zintl 相 SrBaX (X = Si, Ge, Sn)。本文中，我们使用第一性原理模拟提供关键理论见解，以理解热力学和电力输运性质。本工作的一些关键发现包括极低的晶格热导率（< ~1 W m^{-1} K^{-1}），将所提议的材料置于如 SnSe 和其他当代 Zintl 相等著名热电材料之中。我们将这种低值归因于由反键态引起的晶格弱键以及本征的弱声子输运，导致声子速度降低、寿命缩短以及显著的无谐散射相空间。此外，我们的结果表明电子结构和输运性质显示出 SrBaGe ( 2.0 at 700~K) 的巨大性能，凸显了与 SnSe 等最新材料之间的相关性。此外， 和 型掺杂的相似性能使这些材料在器件制造视角下具有吸引力。我们相信本研究将邀请实验研究以实现 SrBaX 系列的真实热电潜力。
引用
@article{arxiv.2511.07031,
title = {Designing new Zintl phases SrBaX (X = Si, Ge, Sn) for thermoelectric applications using \textit{ab initio} techniques},
author = {Vivek Gusain and Mohd Zeeshan and B. K. Mani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.07031},
year = {2025}
}
备注
11 pages, 11 figures