二维单层PtX2及YSi2N4的热电性质第一性原理计算研究
近年来，二维热电材料因其无噪声，温度可控，使用寿命长等优点吸引了广泛的研究兴趣。开发室温热电优值（ZT）大于1.0的二维热电材料是目前热电研究领域的一个重要方向。本文主要采用第一性原理方法研究二维单层PtX2（X=O,S,Se,Te）及YSi2N4（Y=Ti,Zr,Hf）的热电性质，获得ZT随温度的变化规律，得到室温高ZT，并阐明机理。主要研究内容和结果如下： 首先计算了四种单层PtX2的电子能带、声子谱及热电性质。结果表明，这些材料具有稳定结构，属于间接带隙半导体，其HSE06带隙在0.5～3.5eV之间。与其它多种二维半导体相比，PtX2具有较低的晶格热导率，在0.207WK?1M?1到0.643WK?1M?1之间。这使得它们在300K时有较大的ZT，分别为：1.65（PtTe2）、1.42（PtS2）、0.94（PtO2）和0.84（PtSe2）。此外，对晶格施加1%的拉伸应变后，仍可获得1.29（PtS2）和1.02（PtTe2）的高ZT（300K）。这些结果表明，二维单层PtX2是一种有潜力的室温热电材料。 本文还研究了二维单层YSi2N4（Y=Ti,Zr,Hf）的热电性质。这些材料都拥有间接带隙，在0.1～2.0eV之间。相比于四种单层PtX2材料，单层YSi2N4的热导率大了约一个数量级，因此ZT较低。在300K时，ZT分别为：0.507（ZrSi2N4）、0.506（TiSi2N4）及0.351（HfSi2N4）。 综上所述，本论文预测了四种具有室温高ZT的二维单层PtX2，阐明了相关机理，还预测了二维单层YSi2N4的ZT，这些结果可为设计相关二维热电器件提供理论参考。
二维热电材料;热电性质;第一性原理方法
上海师范大学
硕士
凝聚态物理
谢逸群
2021
中文
O469
2021-11-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）