【摘 要】
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热电材料由于其独特的热电转换性质成为新兴的研究焦点,在工厂余热发电、复合发电等方面有广泛的应用。石墨烯的横空出世,人们将目光转向有带隙的二维热电材料。不同带隙的二维单层热电性质大相径庭,因此探究并提升新型材料的热电性能成为关键。本文基于第一性原理和玻尔兹曼输运方程来探究合金化、窄带隙、新型化对二维材料热电性能的影响。1.探究了 MoxW1-xS2（x=0,0.25,0.33,0.5,0.67,0.
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热电材料由于其独特的热电转换性质成为新兴的研究焦点,在工厂余热发电、复合发电等方面有广泛的应用。石墨烯的横空出世,人们将目光转向有带隙的二维热电材料。不同带隙的二维单层热电性质大相径庭,因此探究并提升新型材料的热电性能成为关键。本文基于第一性原理和玻尔兹曼输运方程来探究合金化、窄带隙、新型化对二维材料热电性能的影响。1.探究了 MoxW1-xS2（x=0,0.25,0.33,0.5,0.67,0.75,1）合金的热电性能。探究发现,它们电子热输运总体较为相似。合金的平移对称性遭到破坏因而Mo0.25W0.75S2与Mo0.75W0.25S2的晶格热导率κl比其他结构要低得多。因此合金浓度分别为25%、75%时热电性能最好。合金化的二维单层一定程度上实现了更高的热电性能,为以后的实验探究提供基础。2.基于γ-graphyne独特的热电性能,我们将Rb原子与之结合施加应变,拉伸后产生新型衍生材料τ-graphyne。对比前者0.46eV的直接带隙,τ-graphyne的直接带隙值仅为0.02 eV,因而导致更小的Seebeck系数以及更高的晶格热导率κl,热电性能不太理想。因此我们期望类似于τ-graphyne这样碳的同素异形结构具有更高的带隙,那么电子输运对品质因数（ZT）的贡献将更大,这也为后续合成新型材料的研究提供思路。3.探究了包含Re金属元素的二硫族二维材料ReS2、ReSe2及其Janus结构ReSSe的热电性质。扭曲的1T相结构引发各向异性的有效质量从而导致热电性质的各向异性。ReSe2和ReSSe过大的带隙使得电子热输运中电导率的贡献急剧减少,再加上稍高的晶格热导率,热电性能较差。基于此,我们期待具有稍低带隙的Janus材料具有更优的热电性能。
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