【摘 要】
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环境问题的日益突出,能源储备的日益紧张,能源需求的日益增多,使得热电材料受到越来越广泛的关注。热电材料的热电转换效率通过热电优值ZT来体现,热电优值ZT越高,材料的热电转换效率越高,材料的热电性能也就越好。可以说,提高材料的热电优值是所有热电材料领域的研究人员的共同努力方向。以Pb Te为基础的热电材料凭借其优异的热电性能而得到大量研究人员的青睐,但长久以来,Pb Te类材料的性能一直没有比较显著
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环境问题的日益突出,能源储备的日益紧张,能源需求的日益增多,使得热电材料受到越来越广泛的关注。热电材料的热电转换效率通过热电优值ZT来体现,热电优值ZT越高,材料的热电转换效率越高,材料的热电性能也就越好。可以说,提高材料的热电优值是所有热电材料领域的研究人员的共同努力方向。以Pb Te为基础的热电材料凭借其优异的热电性能而得到大量研究人员的青睐,但长久以来,Pb Te类材料的性能一直没有比较显著的提升。基于以上的情况,本论文研究了Pb Te和Sn Te晶体以及他们的超晶格结构Pb Te（110）-Eu Te（110）和Sn Te（110）-Eu Te（110）的晶体结构、电子结构、电子输运性质（包括Seebeck系数,电导率,功率因子）、并且同过Sn O2进一步阐述热电材料各输运性质对材料热电性能的影响。首先,本论文通过交换关联泛函计算Pb Te晶体和其超晶格结构Pb Te（110）-Eu Te（110）的结构参数,电子能带结构和电子态密度。Pb Te的能带图显示其导带和价带都有能带简并,而态密度图中显示N型和P型区域都有比较尖锐的峰,说明该材料的作为N型半导体热电材料和P型半导体热电材料都是比较理想的。构造了超晶格结构Pb Te（110）-Eu Te（110）后,材料的Seebeck系数在特定载流子浓度下对比Pb Te材料有了明显的提升。并且,电导有效质量mc能较好地体现这类材料的Seebeck系数的大小,能为此类材料Seebeck系数的研究提供参考。Sn Te晶体和其超晶格结构Sn Te（110）-Eu Te（110）的计算过程与Pb Te类似。同样在能带图中显示出Sn Te在导带底和价带顶部均有能带简并,说明Sn Te既可以作为良好的P型半导体热电材料,也可以作为良好的N型半导体热电材料,从态密度图中也能证实这一点。通过电输运性质计算,发现Sn Te的超晶格结构Sn Te（110）-Eu Te（110）在各项热电参数中均优于Sn Te晶体,说明构造超晶格结构能有效提升Sn Te的热电性能。在Sn O2部分,本论文通过与实验数据的结合,通过能带图的分析,发现费米能级会随着掺杂浓度升高而向上迁移,导带底的电子因为费米能级高于导带底0.59 e V,从而使Sb元素掺杂的电子成为导电电子,使得Sn O2具有金属的特性。同时本论文关于弛豫时间的计算数据表明,高温和低载流子浓度也有利于增加晶界散射,这也导致更高的迁移率和电导率。以上的这些现象都增强了Sn O2材料的热电性能。
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