硅中电子平均自由程谱与热电性质的第一性原理模拟
材料科学
2015-06-22 v4
摘要
能量载流子的平均自由程（MFPs）对于优化热电材料的纳米工程至关重要。尽管近年来基于第一性原理对声子 MFP 谱分布的理解取得了显著进展，但电子 MFP 的谱分布仍不清楚。在本工作中，我们从第一性原理出发计算了硅中依赖于能量的电子散射和 MFP。我们将电导率随电子 MFP 的累积与声子热导率的累积进行比较，以阐明纳米结构化对电子和声子输运的定量影响。通过结合所有来自第一性原理的电子和声子输运性质，我们预测了块体硅和纳米结构化硅的热电性质，发现具有 20 nm 纳米晶粒的硅可使其热电优值提升五倍以上，这是因为晶界对声子的散射显著强于对电子的散射，源于二者截然不同的 MFP 分布。
引用
@article{arxiv.1409.4862,
title = {First-Principles Simulation of Electron Mean-Free-Path Spectra and Thermoelectric Properties in Silicon},
author = {Bo Qiu and Zhiting Tian and Ajit Vallabhaneni and Bolin Liao and Jonathan M. Mendoza and Oscar D. Restrepo and Xiulin Ruan and Gang Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1409.4862},
year = {2015}
}