基于 [2,2]paracyclophane 的单分子结热电优值的第一性原理计算

在此，我们展示了一项关于通过 {[}2,2{]}para\-cyclo\-phane-based 单分子结的热电输运的理论研究。将密度泛函理论（DFT）得到的电子和振动结构与非平衡格林函数技术相结合，使我们能够在第一性原理层面上处理电子和声子输运性质。对于电子部分，我们包含了基于 DFT+$\Sigma$ 方法的近似自能修正。这使我们能够可靠地预测进入热电优值 $ZT$ 的所有线性响应输运系数。Paracyclophane 衍生物通过连接不同官能团在调节其化学性质方面提供了很大的灵活性。我们表明，对于特定分子，官能团主要影响热电势，使其符号和绝对值可调。我们预测，裸 paracyclophane 的官能化导致对优值的电子贡献 $Z_{\mathrm{el}}T$ 大幅增强。然而，对热导的较高声子贡献强烈抑制了 $ZT$。我们的工作证明了包含声子热导对于任何离共振分子输运结的 $ZT$ 的实际估计的重要性。此外，它显示了对于一系列可用分子进行热电性质的化学调控的可能性，从而导致基于同一分子框架的具有同等性能的空穴和电子导电结。