PbSe传输行为的实验与计算研究

铅碳化物是带隙窄的热电（TE）材料。本工作考察了PbSe在300-500 K温度范围内的TE行为。样品的传输性质通过Abinit和BoltzTrap代码进行研究。实验测得的$S$在300和500 K时分别约为198和266$\mu$V K$^{-1}$。从300 K升至460 K（460 K升至500 K）的$S$增长率分别约为0.4和0.09。电导$\sigma$随温度升高呈上升趋势，300 K时约为$0.35 \times 10^{3}$$\Omega^{-1}$m$^{-1}$，500 K时约为$0.58 \times 10^{3}$$\Omega^{-1}$m$^{-1}$。热导$\kappa$在300（500）K时分别为0.74（1.07）W m$^{-1}$K$^{-1}$。$\kappa$值在升至460 K后开始下降。色散图表明，PbSe为直接带隙半导体，考虑自旋轨道耦合（SOC）时带隙值为0.16 eV（不考虑SOC时为0.27 eV）。局部分态密度（PDOS）图显示，Pb 6p和Se 4p态在传输性质中占据主导作用。观测到的$S$值在SOC情形下与计算值良好吻合。计算得到的$\sigma$和电子热导（\kappa_e}）与实验数据吻合良好。500 K时的最大功率系数（PF）值约为$4.3 \times 10^{-5}$ W/mK$^{2}$。本工作通过实验测量与DFT方法的新型协同，帮助理解PbSe的TE行为。