Ca 替代 Sr3SnO 中增强的热电性能
材料科学
2018-09-26 v2
摘要
我们报道通过 Ca 替代使 Sr3SnO 的热电优值 ZT 提升 45%。已进行第一性原理计算以研究 Ca 替代 Sr3SnO（Sr3-xCaxSnO）的电子与热电输运性质。研究了 Ca 替代对带隙的影响并提出了详尽机制以解释所得结果。我们发现 Sr3SnO 的有效质量和热电势随空穴浓度增加而降低。获得了 Sr2CaSnO 的最佳空穴浓度，相应 Seebeck 系数为 219 {\mu}V/K。Sr3SnO 及其合金的电导率呈现半导体性质，这与 Ca3SnO 中的实验结果矛盾。我们发现由于 Ca 缺失，Ca3SnO 呈现金属导电性，并与我们的结果消除了该矛盾。Sr3SnO 和 Ca3SnO 的晶格热导率（\kl）已使用 PBE 和 GW 泛函二者计算。PBE 泛函得到的晶格热导率大幅低估了 Ca3SnO 的实验值。总热导率（\kl 由 GW 得到）在 300K 时 Sr3SnO 和 Ca3SnO 分别为 2.33 和 1.897 W/mK，与 Ca3SnO 的实验值 1.707 W/mK 极为吻合。Sr2CaSnO 在 500 K 的无量纲优值（ZT）为 0.6，使其有望用于热电应用。
引用
@article{arxiv.1801.06899,
title = {Enhanced thermoelectric performance in Ca substituted Sr3SnO},
author = {Enamul Haque and M. Anwar Hossain},
journal= {arXiv preprint arXiv:1801.06899},
year = {2018}
}
备注
Submitted for publication, 26 pages, 10 figures