FeSb$_{2}$ 材料类似物研究：热电材料设计

使用 \emph{ab initio} 演化算法（在 USPEX 中实现）与电子结构计算，我们研究了一种新型热电材料 FeSbAs 的性质，它是神秘热电材料 FeSb$_{2}$ 的材料类似物。我们利用密度泛函理论与 Gutzwiller 方法检验了能量学。我们发现 FeSbAs 在约 30 GPa 以上可变得热力学稳定。基于密度泛函理论，我们研究了 FeSbAs 的电子结构与热电性质，并与 FeSb$_{2}$ 进行了比较。在 50 K 以上，FeSbAs 具有比 FeSb$_{2}$ 更高的 Seebeck 系数。在掺杂后，FeSbAs 的热电优值变得比 FeSb$_{2}$ 更大。另一种材料类似物 FeSbP 也得到了研究，发现即使在极高压下也热力学不稳定。将 FeSb$_{2}$ 视为化合物家族（FeSb$_{2}$、FeSbAs 和 FeSbP）的一员，我们阐明了控制该系列带隙的化学机制。我们还研究了溶解度（FeSb$_{2}$ 中以 As 或 P 替代 Sb），发现 As 的溶解度更高。最后，我们研究了热电性质的双带模型，发现依赖于温度的化学势与电离杂质的存在，对于解释实验中 FeSb$_{2}$ 表现出的 Seebeck 系数极值至关重要。