n型掺杂SnSe优异热电性能的微观起源
材料科学
2021-09-29 v1
摘要
实验上已观察到层外n型掺杂SnSe具有优异的热电性能（Chang et al., Science 360, 778-783 (2018)）。然而，对于主导所有热电输运性质的散射机制，缺乏第一性原理研究。本工作中，通过应用与电离杂质散射计算相关的电子-声子耦合的广泛第一性原理计算，我们研究了在相似载流子密度下，与p型掺杂SnSe相比，层外n型掺杂SnSe中优值以及600 K以上zT增强背后的原因。对于n型掺杂情形，弛豫时间由电离杂质散射主导并随温度升高而增加，这一特征使功率因子在高温下保持高值，同时使零电流下载流子热导率（k_el）随更高温度下降更快，从而在807 K导致超高zT = 3.1。我们阐明了k_el和k^0（等电化学条件下由载流子输运引起的热导率）在决定zT中的作用。我们的结果表明，k^0与晶格热导率之比确实对应于zT的上限，而计算zT与上限之差正比于k_el。
引用
@article{arxiv.2107.02957,
title = {Microscopic origin of the excellent thermoelectric performance in n-doped SnSe},
author = {Anderson S. Chaves and Daniel T. Larson and Efthimios Kaxiras and Alex Antonelli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.02957},
year = {2021}
}
备注
12 pages, 5 figures