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CaAl$_2$Si$_2$型 Zintl 相化合物热电性能的的第一性原理研究

材料科学 2020-11-16 v1

摘要

我们利用玻尔兹曼输运理论下恒定弛豫时间近似中的第一性原理能带计算,研究了 CaAl2_2Si2_2 型 Zintl 相化合物 AB2X2AB_2X_2AA = Mg、Ca、Sr、Ba,BB = Mg、Zn、Cd,XX = P、As、Sb)的热电性质。我们引入有效能谷简并度 nTEn_{TE},以关注热电性质与费米能级附近电子能带结构的多谷特征之间的关系。我们还引入一个量 γTE\gamma_{TE},它考虑了 nTEn_{TE} 和能谷结构的各向异性,发现 γTE\gamma_{TE} 使我们能够很好地理解功率因子材料依赖性的总体趋势。我们最终提出了有前景的热电材料,例如假设弛豫时间为 10 fs、晶格热导率为 2 W/mK 时,BaMg2_2P2_2 在 300K 下 PF 20μ\sim 20\muW/cmK2^2ZT>0.2ZT > 0.2,以及 SrZn2_2As2_2 在 300K 下 PF 35μ\sim 35\muW/cmK2^2ZT>0.35ZT > 0.35

关键词

引用

@article{arxiv.2008.10917,
  title  = {First principles study on the thermoelectric performance of CaAl$_2$Si$_2$-type Zintl phase compounds},
  author = {Hidetomo Usui and Kazuhiko Kuroki},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2008.10917},
  year   = {2020}
}

备注

29 pages, 11 figures