半导体过渡金属二硫属化物单层中自旋轨道耦合对功率因子的影响
材料科学
2017-08-23 v1
摘要
结合第一性原理与玻尔兹曼输运理论（包含自旋轨道耦合（SOC）），研究了半导体过渡金属二硫属化物单层 （M=Zr、Hf、Mo、W 和 Pt；X=S、Se 和 Te）的电子结构与热电性质。研究发现，当 SOC 开启时，各组阳离子中带隙减小量从 S 到 Te 递增。自旋轨道分裂与带隙减小具有相同趋势。计算结果表明，SOC 对 p 型功率因子有显著不利影响，而对 n 型掺杂除 W 阳离子组外影响可忽略，这可通过考虑 SOC 对价带与导带的影响来理解。对于 （X=S、Se 和 Te），SOC 导致 n 型掺杂中功率因子明显增强，这可由 SOC 诱导的能带简并（即能带收敛）解释。在所有阳离子组中，Pt 阳离子组展现出最高塞贝克系数，若假定散射时间固定，则导致最佳功率因子。计算结果显示，（M=Zr、Hf、Mo、W 和 Pt）在所有阳离子组中具有最佳 p 型功率因子，且 （M=Zr 和 Hf）、 与 （M=Mo 和 Pt）在各自阳离子组中具有更优的 n 型功率因子。因此，这些结果可能有助于从半导体过渡金属二硫属化物单层中进一步理论预测或实验搜寻优异热电材料。
引用
@article{arxiv.1604.05934,
title = {Spin-orbital coupling effect on power factor in semiconducting transition-metal dichalcogenide monolayers},
author = {San-Dong Guo and Jian-Li Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1604.05934},
year = {2017}
}
备注
8 pages, 8 figures