ZrNiSn 中的浅杂质带
材料科学
2020-02-19 v1
摘要
ZrNiSn 及相关的半 Heusler 化合物是高效热电能量转换的候选材料，据报道 n 型 ZrNiSn 的热电优值超过 1。p 型材料的进展则更为有限，这被归因于杂质带的存在，可能与其名义上空位 4d 位置上 Ni 间隙原子的出现有关。然而，该带的具体能量位置尚未确定。在此，我们报道了对名义上未掺杂 ZrNiSn 的理论-实验联合研究结果，基于在 80 至 420 K 温度范围内测量的电阻率、Hall 系数、Seebeck 系数和 Nernst 系数。结果采用半解析模型分析，该模型结合了理想 ZrNiSn 的密度泛函理论 (DFT) 描述与对杂质带的简单解析修正。模型与实验吻合良好，描述了 Hall、电导率和 Seebeck 测量在全部温度区间的所有显著特征，同时也再现了 Nernst 结果中的关键趋势。该比较将杂质带边定位在导带边下方 40 meV 处，这与含 Ni 间隙原子的超晶胞的独立 DFT 研究十分吻合。此外，我们用 ZrNiSn0.9Pb0.1 样品的独立研究佐证了我们的结果，显示类似吻合且杂质带边移至导带下方 32 meV。
引用
@article{arxiv.1912.06539,
title = {Shallow impurity band in ZrNiSn},
author = {Matthias Schrade and Kristian Berland and Andrey Kosinskiy and Joseph P. Heremans and Terje G. Finstad},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.06539},
year = {2020}
}