探索硫族元素对 Sc2BeX4 (X = S, Se) 的影响用于绿色能源应用的 DFT 研究
材料科学
2025-10-02 v1 计算物理
摘要
我们提出了一项基于第一性原理密度泛函理论（DFT）的研究，系统探讨了硫族化合物 Sc2BeX4（X = S, Se）的结构、电子、光学及热电性质，以期为能源应用提供参考。两种化合物均表现出动力学与热力学稳定性，形成能分别为 −2.6 eV（Sc2BeS4）和 −2.2 eV（Sc2BeSe4）。在 TB-mBJ 近似下，它们分别具有 1.8 eV 和 1.2 eV 的直接带隙，表明其具有较强的可见光吸收能力。光学分析显示静态介电常数较高（S 为 9.0，Se 为 16.5），吸收峰位于约 13.5 eV 处，反射率低于 30%。热电计算预测 p 型导电行为，在 300 K 下塞贝克系数可达 2.5×10⁻⁴ V/K，电导率分别为 2.45×10¹⁸ 和 1.91×10¹⁸ (Ω·m·s)⁻¹。功率因子接近 1.25×10¹¹ W/K²·m·s，最大无量纲优值系数（ZT）在 800 K 时达到 0.80。计算得到的德拜温度（Sc2BeS4 为 420 K，Sc2BeSe4 为 360 K）表明晶格热导率较低。上述发现表明 Sc2BeX4 硫族化合物在光伏和热电应用领域具有广阔前景。
引用
@article{arxiv.2510.00955,
title = {Exploring Chalcogen Influence on Sc2BeX4 (X = S, Se) for Green Energy Applications Using DFT},
author = {Ahmad Ali and Haris Haider and Sikander Azam and Muhammad Talha and Muhammad Jawad and Imran Shakir},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.00955},
year = {2025}
}