Mg_(2)Sn机械性质及热电输运性能的第一性原理计算

陈松; 毛文蔚; 王卫国

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Mg_(2)Sn机械性质及热电输运性能的第一性原理计算

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摘要

窄带隙半导体材料Mg_(2)Sn具有丰度大、密度低、无毒及环境友好等特点,是中低温热电材料的优秀候选者。本文基于密度泛函理论,结合不同形式的电子交换关联能系统分析了Mg_(2)Sn晶体的弹性系数、声子振动谱和电子能带结构,并基于非平衡玻尔兹曼输运理论计算了Mg_(2)Sn的热电性能。结果表明,GGA-PBE作为电子交换关联能可以很好地拟合立方相Mg_(2)Sn的力学性能(声子振动谱无虚频率),其体弹性模量为42.1 GPa且各向同性。同时,当工作温度高于300 K,Mg_(2)Sn的德拜温度开始趋于平缓且不高于315 K,表明Mg_(2)Sn在该温度区域内具有低声子热导率。使用B3LYP作为电子交换关联能可以估算Mg_(2)Sn费米能级附近的电子结构,发现价带顶附近存在三重简并态。同时计算结果表明,Mg_(2)Sn p型掺杂下的热电优值(ZT值)优于n型掺杂,可达1.05。本研究结果为进一步优化Mg_(2)Sn热电性能的研究提供借鉴。

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来源
《人工晶体学报》 |2021年第9期|1633-1639|共7页
作者
陈松; 毛文蔚; 王卫国;
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作者单位

福建工程学院材料科学与工程学院;

福州350118;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类材料;半导体性质;
关键词
第一性原理; Mg_(2)Sn; 弹性性能; 玻尔兹曼输运; 热电性能; 掺杂;

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