随着能源危机、环境污染问题的日益加剧,人们对寻找有效且环保的能源技术产生了浓厚的兴趣。热电材料是近年来能源转化领域的研究热点之一,因为它可以将热能和电能相互转换而不产生任何污染物。热电材料的转换效率可以用无量纲的热电优值((5=²?(₀)+₇)))来衡量,高性能热电材料应具有高的塞贝克系数、高的电导率和低的热导率的特点。然而,这些参数之间是强耦合的。因此,提高热电材料的ZT值仍然是一个很大的挑战。本论文基于密度泛函理论和玻尔兹曼输运方程,系统地研究了应变对单层Bi₂O₂Se以及层间距对双层Bi₂O₂Se热电性能的影响。研究结果表明,降低维度、施加拉伸应变、减小层间距都有助于提高该材料的热电优值。本文主要研究内容如下:1.采用密度泛函理论和半经典的玻尔兹曼输运方程,我们计算了单层Bi₂O₂Se在不同应变下的塞贝克系数、电导率、电子热导率以及晶格热导率,最后得到了不同应变下的热电优值。计算结果表明,在特定的载流子浓度下,p型掺杂单层Bi₂O₂Se的塞贝克系数总是大于n型掺杂单层Bi₂O₂Se的塞贝克系数;当施加的应变从-2%变化到2%时,n型和p型掺杂单层Bi₂O₂Se的塞贝克系数均减小。在施加某一应变情况下,n型掺杂单层Bi₂O₂Se的电导率都高于p型掺杂的体系;p型掺杂单层Bi₂O₂Se的电导率受到应变的影响较大,而n型掺杂单层Bi₂O₂Se的电导率受到应变的影响不大。值得注意的是,当施加的应变一定时,p型掺杂的最佳PF（功率因子）值总是高于n型掺杂的最佳PF值。由于电子热导率与电导率成正比,因此电子热导率的变化趋势与电导率的相同。晶格热导率随着温度的增加而减小;当温度一定,且施加的应变从-2%变化到2%时,晶格热导率不断减小。在相同的应变下,p型掺杂的最大ZT值大于n型掺杂的最大ZT值;当温度一定时,p型和n型掺杂单层Bi₂O₂Se的ZT值均随着拉伸应变的增大而增大。2.采用密度泛函理论和半经典的玻尔兹曼输运方程,我们研究了双层Bi₂O₂Se在不同层间距下的塞贝克系数、电导率、电子热导率以及晶格热导率,最后得到了不同层间距下的热电优值。研究结果表明,在特定的载流子浓度下,p型掺杂双层Bi₂O₂Se的塞贝克系数总是大于n型掺杂双层Bi₂O₂Se的塞贝克系数;p型掺杂双层Bi₂O₂Se的塞贝克系数随层间距的减小而增大。当层间距一定时,p型掺杂双层Bi₂O₂Se的电导率小于n型掺杂的体系;p型掺杂双层Bi₂O₂Se的电导率受到层间距的影响较大,而n型掺杂双层Bi₂O₂Se的电导率受到层间距的影响可以忽略。由于电子热导率与电导率成正比,因此电子热导率的变化趋势与电导率的变化趋势相同。晶格热导率随着温度的增加而减小。在一定的层间距下,p型掺杂的最大ZT值大于n型掺杂的最大ZT值;减小层间距能够有效地增大双层Bi₂O₂Se的ZT值。3.综上所述,我们系统研究了应变、层间距分别对单层、双层Bi₂O₂Se材料热电性能的影响。研究结果表明,降低维度、施加拉伸应变和减小层间距都是提升Bi₂O₂Se材料热电性能的有效手段。本论文的研究结果为改善Bi₂O₂Se热电性能提供了新的方法,这对促进相关的实验和理论研究具有一定的意义。