拓扑绝缘体 BaSn2 的热电性质

最近，第一性原理计算预测 BaSn2 是一种强拓扑绝缘体。众所周知，拓扑绝缘体与热电材料（如 Bi2Te3 家族）有着密切的联系。本工作通过第一性原理结合玻尔兹曼输运理论研究了 BaSn2 的热电性质。电子部分采用包含自旋轨道耦合（SOC）的修正 Becke-Johnson（mBJ）交换势进行计算，而声子部分则使用广义梯度近似（GGA）进行计算。研究发现，面内与面间方向的电子输运系数表现出强烈的各向异性，而晶格热导率则几乎呈现各向同性。计算结果显示 BaSn2 具有非常低的晶格热导率，室温下的平均晶格热导率为 1.69 W m^{-1} K^{-1}，与作为经典热电材料的铅硫族化物和铋碲体系相当或更低。由于复杂的散射机制，计算散射时间 τ 具有挑战性。通过使用经验值 τ=10^{-14} s，n 型热电优值 ZT 在宽温度范围内大于 0.40。实验上，有可能获得更好的热电性能，或通过应变或调节尺寸参数来增强性能。本工作表明 BaSn2 可能是一种潜在的热电材料，可推动进一步的理论和实验工作。