通过BN环掺杂的石墨烯热电性能：理论研究
材料科学
2024-04-04 v1
摘要
石墨烯因其出色的电学和力学性能而被广泛研究用于各种应用。然而，其在热电应用中的潜力受到低塞贝克系数和高热导率的限制。为增强其热电性能所做的努力包括使用碳基纳米带、应变工程以及杂原子共掺杂，特别是与氮和/或硼原子。在这项工作中，结合 DFT 计算和半经验模型的多尺度模拟方法被用于探索通过硼吖嗪（BN）环掺杂来改善热电性能的潜力。由于这种掺杂可以实现带隙工程，石墨烯的热电性能显著增强，尽管以降低电导为代价。观察到的效应不仅取决于石墨烯晶格中 BN 的浓度，还显著受到 BN 环相对旋转取向的影响。此外，考虑了分布和旋转无序的影响，显示出与周期情况相比电子电导降低，这突显了精确控制 BN 环掺杂参数的重要性。最后，估计了晶格热导，显示与原始石墨烯相比降低了高达 40%，这为提高 BNC 材料的热电效率开辟了可能性。本理论方法强调了 BN 环掺杂如何改善二维石墨烯的热电性能，为增强其在实际热电应用中的适用性提供了一条途径。
引用
@article{arxiv.2404.02307,
title = {Thermoelectric Properties of Graphene through BN-ring Doping: A Theoretical Investigation},
author = {Laura Caputo and Viet-Hung Nguyen and Jean-Christophe Charlier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.02307},
year = {2024}
}