p型PbTe中温度诱导的能带汇聚、谷间散射与热电输运

在材料中实现高谷简并度（即“能带汇聚”）通常可显著增强热电性能。然而，由于态密度增加带来的益处可能被谷间散射严重削弱，目前仍不清楚为何这种高效热电材料设计策略如此成功。利用第一性原理计算，我们研究了$p$型PbTe中的这些效应，其中温度在$\sim$620 K时诱导$L$与$\Sigma$谷对齐。我们明确表明，热电功率因子与品质因数在能带汇聚温度附近达到峰值。其品质因数最大值大于单独的$L$和$\Sigma$谷各自的值。令人惊讶的是，在能带汇聚温度附近及最优掺杂条件下，尽管谷间散射使功率因子降低了近2倍，但其对品质因数并无显著影响。我们的结果表明，若谷间散射大致正比于态密度，且晶格热导率明显低于电子热导率，即便谷间散射很强，能带汇聚仍会显著提升品质因数。