用于热电材料快速筛选的输运描述符
材料科学
2021-01-12 v1
摘要
结合高通量计算的数据驱动筛选可加速发现用于热电能量转换的新材料。成功遴选候选材料的一种有效途径是利用输运描述符对其评估。通过数据驱动筛选，我们在三角晶系 ABX2 族中选定 12 个潜在候选材料，并基于第一性原理进行电荷输运性质模拟。结果表明，这些材料中的载流子散射过程由电离杂质和极性光学声子主导，而非通常假设的声学声子主导散射。结合基于三声子散射的热导率计算，我们预测 p 型 AgBiS2 和 TlBiTe2 是中等温区低品位废热回收的潜在高性能热电材料，预测其在 500 K 时 zT 高于 1。利用这些数据，我们进一步推导出载流子迁移率和热电功率因子的基态输运描述符。除低载流子有效质量外，高介电常数被发现是实现高载流子迁移率的重要因素。建立了介电常数与输运性能之间的二次关联，并进一步经文献验证。展望未来，介电常数有望作为独立调控旋钮用于提升热电性能。
引用
@article{arxiv.2101.03340,
title = {Electronic transport descriptors for the rapid screening of thermoelectric materials},
author = {Tianqi Deng and Jose Recatala-Gomez and Masato Ohnishi and D. V. Maheshwar Repaka and Pawan Kumar and Ady Suwardi and Anas Abutaha and Iris Nandhakumar and Kanishka Biswas and Michael B. Sullivan and Gang Wu and Junichiro Shiomi and Shuo-Wang Yang and Kedar Hippalgaonkar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2101.03340},
year = {2021}
}