LaOPbBiS$_3$及其类似化合物作为热电材料的第一性原理研究
材料科学
2020-01-15 v1
摘要
LaOBiPbS是一种磷族元素-二硫族化物层状化合物，由于其低热导率和组成元素的高度可调控性，近期已被实验研究作为热电材料。然而，LaOBiPbS的热电性能目前并不很高，且其类似化合物的性能仍属未知。本研究从电子结构的角度，理论研究了LaOBiPbS中24种可能的组成元素变化的热电性质。我们发现，一些化合物可以具有比LaOBiPbS好得多的热电性能；特别是，预测LaOSbPbSe的功率因子是LaOBiPbS的五倍。在此，低能导带主要由其构成的磷族原子（As、Sb和Bi）的选择，与计算得到的功率因子和无量纲优值相关联。这种关联源于电子结构的低维性增强了带边附近的态密度，而该低维性通过诸如自旋-轨道耦合强度等因素强烈依赖于磷族原子。此外，磷族-二硫族化物层中的波函数与岩盐层中的波函数的杂化在带隙打开中起关键作用，因此对于实现高热电性能至关重要。在LaOSbPbSe中，这种杂化还推高了导带底，从而增强了带边附近的态密度，进而提升了功率因子。
引用
@article{arxiv.1906.11505,
title = {First-principles study of LaOPbBiS$_3$ and its analogous compounds as thermoelectric materials},
author = {Keiya Kurematsu and Masayuki Ochi and Hidetomo Usui and Kazuhiko Kuroki},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.11505},
year = {2020}
}
备注
9 pages, 10 figures