Oxide perovskite BaSnO3: A promising high-temperature thermoelectric material for transparent conducting oxides
本研究通过第一性原理计算发现透明导电氧化物BaSnO3具有优异的动态与热稳定性，在900 K时n型和p型ZT值分别达0.37和1.52，表明其在高温热电领域具有重要应用前景。
2023-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Properties of Antiperovskite Calcium Oxides Ca3PbO and Ca3SnO
我们报告的热电性能的多晶样品Ca 3 Pb 1-xBixO（x = 0，0.1，0.2）和Ca 3SnO，都在立方反钙钛矿型结构结晶。Ca 3SnO样品具有金属电阻率，室温下其热电势接近100 uV K-1，导致Ca 3SnO的热电势功率因数大于Ca 3 Pb 1-xBixO。的霍尔和索末菲系数的基础上，Ca 3SnO样品被发现是一个p型金属的载流子密度为~1019 cm-3，迁移率为~80 cm 2 V-1 s-1，都相当于那些在简并半导体，和一个适度大的空穴载流子有效质量。在Ca 3SnO中观察到的适度高的迁移率和大的有效质量的共存，以及在k空间中的低对称点处可能出现具有小带隙的多路电子结构，表明反钙钛矿Ca氧化物具有作为热电材料的强大潜力。
2016-05-11 cond-mat.mtrl-sci
High-temperature thermoelectric properties of the double-perovskite ruthenium oxide (Sr$_{1-x}$La$_x$)$_2$ErRuO$_6$
制备了（Sr $_{1-x}$ La $_x$）$_2$ ErRuO $_6$和（Sr $_{1-x}$ La $_x$）$_2$ YRuO $_6$的多晶样品，测量了电阻率、Seebeck系数、热导率、磁化率和x射线吸收，研究了掺杂双钙钛矿型双金属间化合物的电子态和热电性能。我们已经观察到一个大的塞贝克系数为-160 $μ$ V/K和低的热导率为7 mW/cm K的$x$ = 0.1在800 K的空气中。这两个值适用于有效的氧化物热电体，尽管电阻率仍然高达1 $Ω$ cm。从磁化率和X射线吸收测量，我们发现，掺杂的电子存在的Ru $^{4+}$在低自旋状态。根据测量结果，讨论了电子态和导电机制。
2012-09-06 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication of nanotubules of thermoelectric gamma-Na0.7CoO2 using porous aluminum oxide membrane as supporting template
我们报道了利用两种不同的溶胶-凝胶方法，以多孔阳极氧化铝膜为模板，成功地合成了热电材料γ-NaxCoO 2纳米管。使用基于尿素的路线的γ-NaxCoO 2纳米管可以在650 ℃下以1 ℃/min的加热速率并保持4 h来实现。使用柠檬酸为基础的路线的γ-NaxCoO 2纳米管可以实现在500 ℃下使用快速加热程序，并保持30分钟。使用各种技术，包括XRD，SEM和TEM的产品进行了研究。沿着纳米管上[001]区轴方向的电子衍射图案表明，所有的衍射点可以使用具有a = b = 0.56 nm的六方晶胞来索引，其可以被认为是在ab平面内具有晶胞加倍的超结构。
2009-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Oxide layer formation prevents deteriorating ion migration in thermoelectric Cu$_2$Se during operation in air
本文发现Cu$_2$Se在空气中运行时形成的氧化表面层可抑制Cu$^+$沿电流方向迁移，防止电极处Cu沉积，并结合原位X射线散射与最大熵电子密度分析揭示了热、电梯度下Cu$^+$迁移路径与平衡扩散的显著差异，为Cu$_2$Se热电应用重新奠定基础。
2023-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Inducing $n$- and $p$-type thermoelectricity in oxide superlattices by strain tuning of orbital-selective transport resonances
通过结合第一性原理模拟，包括现场库仑排斥项和玻尔兹曼理论，我们演示了如何量子限制和外延应变的相互作用允许选择性地设计$n$和$p$型热电响应（LaNiO $_3$）$_3$ /（LaAlO $_3$）$_1(001)$超晶格。特别地，从$-4.9$到$+2.9\%$的不同应变调谐在从$-6$到$+3\%$的界面处的Ni轨道极化。这是由Ni $3d_{x^2-y^2}$ -和$3d_{z^2}$ -衍生的量子阱状态之间的电子重新分布引起的，所述量子阱状态对应变的响应不同。由于这种电荷转移，出现的跨平面传输共振的位置可以相对于费米能量进行调谐。对于中等值的$1.5$和$2.8\%$压缩应变，交叉平面塞贝克系数在室温附近分别达到$\sim -60$和$+100$ $μ$ V/K。这提供了一种新的机制来定制热电材料。
2019-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Design of $n$- and $p$-type oxide thermoelectrics in LaNiO$_3$/SrTiO$_3(001)$ superlattices exploiting interface polarity
我们研究的结构，电子，输运，和热电性能的LaNiO $_3$ /SrTiO $_3(001)$超晶格包含无论是专门的$n$或$p$型接口或耦合接口的相反极性通过使用密度泛函理论计算与现场库仑排斥项。结果表明，在SrTiO $_3$超晶格部分诱导了明显的八面体倾斜。此外，在界面处的La-Sr距离和Ni-O面外键长表现出明显的变化约$7\,\%$的静电掺杂的符号。与大量研究的LaAlO $_3$ /SrTiO $_3$系统相反，界面处的电荷失配仅容纳在LaNiO $_3$层内，而界面极性导致能带偏移并在耦合超晶格内形成电场。电子结构的特征表明量子阱态的轨道选择性量子化。潜在的和约束引起的多带分裂的结果在复杂的圆柱形费米表面的嵌套，这取决于界面极性的趋势。热电响应的分析揭示了一个特别大的正塞贝克系数（$135~μ$ V/K）和高品质因数（$0.35$）的$p$型超晶格中的室温跨平面输运归因于SrTiO $_3$价带的参与。具有$n$ -或$p$ -型界面的超晶格显示出相反符号的交叉平面塞贝克系数，因此作为构建具有结构和电子兼容的$n$ -和$p$ -型氧化物热电体的基于氧化物的热电发电机的平台出现。
2017-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of high-entropy wolframite oxide: (CoCuNiFeZn)$_{1-x}$Ga$_x$WO$_4$
本研究通过固相法与SPS合成高熵黑钨矿氧化物(CoCuNiFeZn)$_{1-x}$Ga$_x$WO$_4$，发现Ga掺杂降低了晶胞体积与热导率，并通过改善三个热电参数提升了热电优值zT。
2023-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Block-Layer Concept for the Layered Co Oxide: A Design for Thermoelectric Oxides
高Tc铜氧化物由Bi_2Sr_2O_4或La_2-xSr_xO_2等CuO_2层和阻挡层交替堆叠而成。通过改变嵌段层，我们可以改变它们的物理性质，例如转变温度Tc。热电Co氧化物具有由导电CoO 2层和阻挡层组成的类似层状结构。因此，我们建议，它们的热电性能可以通过修改块层微调。
2002-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High thermoelectric figure of merit and thermopower in layered perovskite oxides
我们预测高热电效率的层状钙钛矿La $_2$ Ti $_2$ O $_7$，基于计算（主要是从头算）的电子结构，输运系数和热导率在很宽的温度范围内。在10 $^{20}$ cm $^{-3}$左右的最佳载流子密度下，用随温度变化的弛豫时间计算的$ZT$优值从室温下略高于1单调增加到1200 K下超过2.5。在最佳掺杂下，Seebeck热电势系数在200和300 $μ$ V/K之间，但在低掺杂下可以达到接近1 mV/K。这种材料的潜力大部分是由于其晶格热导率的顺序为1 W/（Km），使用基于从头算非谐计算的模型，我们解释这个低的值，由于有效的声子限制内的层状结构块。
2019-02-08 cond-mat.mtrl-sci
High-Performance Thermoelectric Oxides Based on Spinel Structure
高性能热电氧化物可以为传感和电子行业的集成和嵌入式应用提供很好的能源解决方案。然而，当与其他类别的热电材料相比时，氧化物通常具有低的塞贝克系数。在寻找高性能的热电氧化物，我们提出了一个全面的密度泛函调查，GGA $+U$形式主义的基础上，调查的3D和4D过渡金属含铁氧体的尖晶石结构。因此，我们预测MnFe $_2$ O $_4$和RhFe $_2$ O $_4$在近室温下具有$\sim \pm 600$ $μ$ V K $^{-1}$的Seebeck系数，通过轻空穴和电子掺杂实现。此外，CrFe $_2$ O $_4$和MoFe $_2$ O $_4$在$\sim \pm 700$ $μ$ V K $^{-1}$下具有甚至更高的环境塞贝克系数。在后一种化合物中，塞贝克系数近似为温度至$\sim 700$ K的平坦函数，提供了极大的操作便利。另外，掺杂有$10^{19}$空穴/cm $^3$的MoFe $_2$ O $_4$在$300$ K下具有计算的热电功率因子$689.81$ $μ$ W K $^{-2}$ m $^{-1}$，并且在$600$ K下具有计算的热电功率因子$455.67$ $μ$ W K $^{-2}$ m $^{-1}$。这里预测的热电性能可以使这些热电氧化物在较低温度下的应用，传统上由毒性更大和其他负担更重的材料来实现。
2020-08-22 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Investigating the high-temperature thermoelectric properties of n-type rutile TiO$_2$
过渡金属氧化物由于其稳定性、丰富性和低毒性而被认为是用于收集高温废热的有前途的热电材料。尽管它们具有典型的强离子特性，但它们可以表现出令人惊讶的高功率因数$σS^2$，例如在n型SrTiO $_3$中。因此，值得研究可能超过SrTiO $_3$性能的其它过渡金属氧化物。本文研究了n型金红石型TiO $_2$的热电性能，它是氧化钛中最稳定的相，温度可达2000 K。通过从头计算得到的电子结构，而强大的电子-声子相互作用和缺陷状态的突出特点是使用少量的参数建模。的理论结果进行了比较，从文献中的实验数据丰富，在很宽的载流子浓度范围内产生非常好的协议。这验证了金红石型TiO $_2$的带导假设，并允许高温热电性能的预测。
2019-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Potential thermoelectric performance of hole-doped Cu2O
氧化物中的高热电性能需要具有合适的能带结构的稳定导电材料。在这里，我们显示基于热电势和相关属性的分析，使用第一性原理计算和玻尔兹曼输运理论，空穴掺杂的Cu 2 O可能是这样的材料。我们发现空穴掺杂的Cu_2 O在500 K时即使掺杂量高达5.5 × 10 ~（20）cm ~（-3）也具有200 microV/K以上的高热电势，这主要归因于Cu_2 O的重价带。这让人想起高性能氧化物热电的钴酸盐家族，并且意味着如果适当掺杂，空穴掺杂的Cu 2 O可以是优异的热电材料。
2013-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Impurity-induced transition and impurity-enhanced thermopower in the thermoelectric oxide NaCo_{2-x}Cu_x$O_4
对Cu取代热电氧化物NaCo_{2-x} Cu_xO_4的各种物理量进行了测量和分析。如先前已知的，取代的Cu增强了热电功率，而其不显著增加电阻率。磁化率和电子比热随x的增加而显著降低，这意味着Cu的替代降低了有效质量增强。通过与重费米子化合物和价涨落系统的定量比较，我们发现Cu替代有效地增加了传导电子与磁涨落之间的耦合。Cu替代诱导的相变在22 K，这是非常相似的自旋密度波转变。
2002-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Nanostructured Zinc Oxide as a Prospective Room Temperature Thermoelectric Material
采用高能行星式球磨机球磨10小时制备纳米氧化锌。用X射线衍射（XRD）和场发射扫描电镜（FE-SEM）对样品的相纯度和均匀性进行了表征。所有的衍射峰均归属于六方对称的六方相ZnO（空间群P63 mc）。观察到平均微晶尺寸为20 nm。在室温下，与体积值相比，热导率（κ）有约50倍的显著抑制。这暗示了纳米ZnO作为一种有前景的室温热电材料的可能性。
2012-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of the brownmillerite oxide Ca_{2-y}La_yCo_{2-x}Al_xO_5
制备了棕钙钛矿型氧化物Ca_{2-y} La_ yCo_{2-x} Al_xO_5，发现它是一种n型导体。在440 K时，该单晶沿ab方向的热电势和电阻率分别为-90 microV/K和68 mOhm cm，与其它过渡金属氧化物相比，具有较好的热电性能。它们的温度依赖性属于激活型，电阻率的激活能为0.2eV，热电势的激活能为0.04eV。这些能量相差一个数量级，这意味着极化子主导电荷输运。在500 K时，多晶的热电势从负变为正，表明空穴被热激发以降低热电势的大小。
2002-02-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Anomalous Co-site substitution effects on the physical properties of the thermoelectric oxide NaCo2O4
我们制备了NaCo_（2-x）M_xO_（4）的多晶样品，用其它3d或4d元素（M=Mn、Cu、Zn、Ru、Rh和Pd）取代Co位。虽然一些元素（M=Mn、Ru和Rh）充当强散射体以引起电阻率的快速增加，但其它元素（M=Cu、Zn和Pd）不劣化主体的导电性。最不寻常的是，Cu取代显著提高了热电势，这使100 K下的品质因数提高了数倍。
2001-08-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The use of strain to tailor electronic thermoelectric transport properties: A first principles study of 2H-phase CuAlO2
使用第一性原理计算，使用应变来调整电子输运和由此产生的热电（TE）性能进行了讨论，使用2H相CuAlO2作为测试用例。透明氧化物材料，例如CuAlO2，一种p型透明导电氧化物（TCO），最近已经被研究用于高温热电发电机和废热冷却器。考虑到TCO材料相对容易制造、材料成本低且无毒，通过使用应变使它们适应特定温度范围、功率需求和尺寸要求的能力开辟了一条有趣的途径。我们发现，应变可以对这些属性有显着的影响，在某些情况下是有害的，在其他有益的，包括潜在的n型功率因数大于最高的p型的情况下。这种行为的物理原因解释的热电输运分布和朗道分布的模式。
2018-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Crossover from itinerant to localized states in the thermoelectric oxide [Ca$_2$CoO$_3$]$_{0.62}$[CoO$_2$]
层状钴矿[Ca $_2$ CoO $_3$] $_{0.62}$ [CoO $_2$]，通常表示为近似式Ca $_3$ Co $_4$ O $_9$，是有效氧化物热电体的有希望的候选者，但其不寻常的热电输运的起源仍在争论中。在这里，我们调查\textit{in-plane}各向异性的输运性质在一个很宽的温度范围内检查详细的导电机制。$a$和$b$轴之间的面内各向异性清楚地观察到在电阻率和热电势，这是定性地理解与一个简单的带结构的三角晶格的Co离子来自角分辨光电子能谱实验。另一方面，在高温下，各向异性变小，电阻率显示出与温度无关的行为，这两者都表明局域载流子的跳跃传导。因此，目前的观察揭示了从低温巡回到高温局域态的交叉，标志着这两个字符的增强热电势。
2021-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High thermoelectric and optical conductivity driven by the interaction of Boron and Nitrogen dopant atoms with a 2D monolayer Beryllium Oxide
采用密度泛函理论计算方法研究了硼（B）和氮（N）共掺杂BeO单层膜的电子、热学和光学性质。我们的计算表明，与BN共掺杂原子的BeO可以产生更有效的和出色的性能的热响应和光学响应。更重要的是，单层BeO与BN共掺杂原子成为一个直接带隙的半导体相比，原始BeO的绝缘体行为。这项工作的特别注意的是支付的原子配置和B和N掺杂剂原子与BeO的相互作用的影响。B和N原子与BeO单层的相互作用减少了简并能态，形成平带。研究还发现，O和N原子之间存在强吸引力，形成强σ键，打破了BeO结构的对称性。因此，带隙减小，导致半导体行为具有改善的热电性质，例如塞贝克系数和品质因数。减小的带隙和平坦的能带在可见光区域引起高的光学响应，例如折射率、反射率和光学电导率。此外，单层BeO与B和N原子的各向异性关于不同方向的电磁极化。我们期望我们的研究结果可以用于热电和光电子器件的设计。
2021-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Insight into the effect of rare earth $RE=Ce,\; Nd,\; Gd$ elements on the physical properties of Pb-Based Pervoskite Oxides ($PbREO_3$)
利用WIEN2k软件包计算了Pb基立方钙钛矿$PbREO_3\; (RE=Ce,\; Gd,\; Nd)$的电子、弹性、结构、热电和光学参数。对结构的力学优化和结构稳定性进行了评价。计算结果与实验结果完全一致。所获得的弹性结果表明，这些钙钛矿表现为稳定的韧性材料，其较高的$Y$值赋予它们刚性结构。$PbCeO_3$为n型半导体，而$PbREO_3\; (RE= Gd,\; Nd)$为p型半导体，带隙能分别为$2.60\;eV$、$1.02\;eV$和$1.55\;eV$。光学性质表明，$PbREO_3\; (RE=Ce,\; Gd,\; Nd)$在可见光区有明显的吸收，但反射率较低。热电性能在室温下为所有材料呈现期望的电性能。对于这些材料的产生，RE对基于Pb的立方钙钛矿氧化物的影响可以在热电、机械和光电子器件的制造中利用。
2022-11-14 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput synthesis of thermoelectric Ca$_3$Co$_4$O$_9$ films
复合氧化物薄膜的性质可以在作为失配、组成、取向和结构的函数的值的范围内调节。在这里，我们报告了一种策略，用于生长结构化的外延热电薄膜，从而提高塞贝克系数。代替使用单晶蓝宝石衬底来支持外延生长，使用脉冲激光沉积技术将Ca $_3$ Co $_3$ O $_9$膜沉积到通过火花等离子体烧结纹理化的Al $_2$ O $_3$多晶衬底上。的2000纳米薄膜的结构质量进行了研究，通过透射电子显微镜，而晶粒的晶体取向和外延的关系，由电子背散射衍射确定。多晶陶瓷模板的使用导致结构化的膜，是在良好的局部外延注册。塞贝克系数在300 K时约为170 $μ$ V/K，这是具有低载流子密度的失配材料的典型值。这种高通量的过程，称为组合衬底外延，似乎有利于合理调整功能氧化膜，开辟了一条路线，高品质的复合氧化物的外延合成。
2013-09-19 cond-mat.mtrl-sci
A micrometer-thick oxide film with high thermoelectric performance at temperature ranging from 20-400 K
热电（TE）材料实现热能和电能之间的局部转换，并且转换效率由品质因数zT确定。到目前为止，二维电子气（2DEG）相关的TE材料保持着室温附近zT的记录。对于PbSeTe、Bi_2 Te_3/Sb_2 Te_3和SrNb_（0.2）Ti_（0.8）O_3/SrTiO_3等超晶格材料，当这些TE材料的厚度在空间上被限制在亚纳米尺度内时，观察到zT的急剧增加高达~2.0。载流子的二维限制扩大了费米能级附近的态密度3 -6，并触发了电子-声子耦合。这克服了传统的σ-S权衡以更独立地提高S，从而进一步增加了热电功率因数（PF=S2σ）。然而，由于TE材料的量不足，目前用于高功率能量转换的2DEG材料的实际应用受到空间限制的先决条件的阻碍。在这里，我们报告类似的TE属性2DEG，但实现在SrNb0.2Ti0.8O3薄膜的厚度在亚微米尺度内，通过调节界面和晶格极化。在室温附近及以下，薄膜材料的功率因数高达103 μWcm-1 K-2，zT值高达1.6。在100 μ m厚的SrTiO_3衬底上生长2 μ m厚的SrNb_（0.2）TiO_（0.8）O_3薄膜，即使考虑衬底厚度，薄膜和衬底的积分功率因数也接近102 μWcm ~（-1）K ~（-2）。与传统的2DEG相关TE材料相比，高TE性能对尺寸限制的依赖性降低了~103。生长的氧化膜毒性较小，不依赖于大量的重元素，可能为局部制冷和电功率发电的…
2017-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Thermoelectric Response in an Orbital-Ordered Oxide Near and Far from Equilibrium
我们报告的热电输运性质的轨道有序莫特绝缘相的Ca $_2$ RuO $_4$接近和远离平衡。在接近平衡的条件下，温度梯度只施加到样品，绝缘，但非单调的温度变化的塞贝克系数被观察到，这是占在温度引起的抑制的轨道顺序。在非平衡条件下，我们已经施加了高电流，我们发现，塞贝克系数的幅值增加，增加外部电流。目前的结果清楚地表明，非热效应，因为加热简单地导致塞贝克系数的降低，这意味着一个非平凡的非平衡效应，如修改的自旋和轨道状态的电流。
2017-09-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electrical and Thermal Transport Properties of the beta-Pyrochlore Oxide CsW2O6
我们报告的电阻率，热电功率和热导率的单晶和烧结样品的5D烧绿石氧化物CsW 2 O 6。单晶的电阻率在295 K时为3 mohm cm，并且在215 K以上随着温度的降低而逐渐增加（阶段I）。单晶和烧结样品的热电功率在阶段I中显示出约-60 uV K-1的恒定值。这些结果反映了第一阶段W 5d电子的电子传导是不相干的并且处于跳跃状态，尽管带隙在费米能级处没有打开。两种样品的第一相的热导率都相当低，这可能是由于Cs+离子的晃动。在低于215 K的第二阶段，两种样品的电阻率和热电势的绝对值随着温度的降低而强烈增加，对应于在费米能级处带隙打开的半导体状态的转变，而第二阶段的热导率小于第一阶段。
2020-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Outstanding figure of merit at high temperature for DFT-based predicted double perovskite oxides, Ba2GaXO6 (X = V, Nb, Ta)
Chittagong University of Engineering and Technology (CUET)（吉大港工程技术大学）
本研究基于DFT计算预测了三种新型双钙钛矿氧化物Ba2GaXO6 (X = V, Nb, Ta)，发现其在1500 K高温下因超低晶格热导率而具有2.36、1.78和1.91的优异热电优值，在废热管理方面潜力巨大。
2025-11-03 cond-mat.mtrl-sci
High-throughput discovery of metal oxides with high thermoelectric performance via interpretable feature engineering on small data
本文提出结合可解释机器学习与高通量计算的小数据筛选框架，通过符号回归特征创建从48,694种化合物中筛选出33种候选金属氧化物，并发现富Ce、Sn、Pb的金属氧化物在高温下具有较高功率因数。
2024-04-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Strongly correlated properties of the thermoelectric cobalt oxide Ca3Co4O9
我们进行了在平面电阻率，霍尔效应和比热测量的热电钴氧化物钙$_{3}$ Co $_{4}$ O $_{9}$。发现四种不同的输运状态作为温度的函数，对应于低温绝缘的$T_{min}\approx $ 63 K，强关联费米液体高达$T^*\approx $ 140 K，与$ρ=ρ_0+AT^2$和$A\approx 3.63$ $10^{-2} μΩcm/K^{2}$，其次是非相干金属与$k_Fl\leq 1$和高温绝缘体高于T $^{**}\approx $ 510 K。比热Sommerfeld系数$γ= 93$ mJ/（mol.K $^{2}$）证实了电子有效质量的相当大的值，并且满足Kadowaki-Woods比率$A/γ^2 \approx 0.45$ 10 $^{-5}$ $μΩcm.K^2/(mJ^2mol^{-2})$。压力下的电阻率测量揭示了费米液体输运系数A的降低与$T^*$作为压力的函数的增加，而产品$A(T^*)^2/a$保持恒定和顺序$h/e^2$。热力学和输运性质表明，强重整化的准粒子相干尺度的顺序$T^*$，似乎也管理热电。
2005-05-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Group-I lead oxide X$_2$PbO$_3$ (X=Li, Na, K, Rb, and Cs) glass-like materials for energy applications: A hybrid-DFT study
本文采用杂化DFT与Boltzmann输运理论研究X$_2$PbO$_3$类玻璃材料，验证其稳定性并评估压电及热电性能，发现ZT可达0.3–0.63。
2025-07-23 cond-mat.mtrl-sci
Unified modelling of the thermoelectric properties in SrTiO3
热电材料正在开辟一条有前途的途径，以解决由热传输和电子传输之间的竞争所控制的能量转换问题。提高效率是一项艰巨的任务，这是一项挑战，需要新的策略来挖掘优化的化合物。我们提出了一个理论的热电输运电子掺杂SrTiO 3，基于一个现实的紧束缚模型，包括相关的散射过程。我们比较了我们的计算对广泛的面板的实验数据，散装和薄膜。我们发现一个定性和定量的协议在很宽的范围内的温度和载流子浓度，从轻到重掺杂。此外，结果似乎对掺杂剂La、B、Gd和Nb的性质不敏感。因此，在SrTiO 3的情况下发现的定量成功，揭示了一个有效的程序，探索新的路线，以提高氧化物的热电性能。
2017-02-09 cond-mat.mtrl-sci
Selective Enhancement in Phonon Scattering leads to High Thermoelectric Figure of Merit in ZnO -- Graphene Oxide Core-shell Nanohybrids
ZnO是一种很有前途的环境友好热电材料。然而，需要解决差的TE品质因数（zT）以实现用于商业应用的显著TE效率。在这里，我们证明了声子散射的选择性增强导致RGO封装的Al掺杂的ZnO核壳纳米杂化物的zT增加，通过一个简单的和可扩展的方法合成。已经发现，将1原子%的Al与1.5重量%的RGO结合到ZnO（AGZO）中显示出zT（在1100 K下=0.52）的显著增强，这与裸未掺杂ZnO相比大一个数量级。光致发光和X-射线光电子能谱学测量证实，RGO封装显着淬灭ZnO中的表面氧空位随着新的间隙Zn施主态的成核。Tunneling光谱表明，裸ZnO的带隙为~ 3.4 eV，在RGO封装后有效地降低到~ 0.5 eV，促进电荷传输。电导率的提高也得益于使用放电等离子体烧结方法实现的超过95%的致密化，这有助于将GO还原成RGO。相同的Al掺杂和RGO盖帽协同地通过增强的声子-声子和点缺陷-声子散射来大幅降低热导率。这些对电导率和热导率的相反影响提高了功率因数以及zT值。总之，本研究为氧化物- RGO热电材料的合成提供了一条切实可行的路线，可用于高温热电发电。
2021-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic, optical, and transport properties of alkali metal oxides (Cs2O): A DFT study
本文利用DFT结合GGA、LDA和GGA-mBJ方法研究Cs2O的电子、光学及热电性质，发现其为间接带隙p型半导体，并具有热电材料潜力。
2024-06-09 cond-mat.mtrl-sci
Effective Thermal Conductivity of SrBi$_4$Ti$_4$O$_{15}$-La$_{0.7}$Sr$_{0.3}$MnO$_3$ Oxide composite: Role of Particle Size and Interface Thermal Resistance
提出了一种利用声阻抗失配和德拜模型降低热电复合材料热导率的新方法。讨论了界面热阻（R $_{int}$）与分散相粒径对复合材料k值的影响。特别地，研究了由作为基质的天然超晶格Aurivillius相（SrBi $_4$ Ti $_4$ O $_{15}$）和作为分散相的钙钛矿（La $_{0.7}$ Sr $_{0.3}$ MnO $_3$）组成的氧化物复合物的$κ$。当La $_{0.7}$ Sr $_{0.3}$ MnO $_3$的颗粒尺寸小于Kapitza半径（$_K$）时，观察到复合物的$κ$的显著降低，甚至低于基质的$κ$，描绘了由于增加的表面与体积比，R $_{int}$在低于$_K$的颗粒尺寸中占主导地位。所得结果有可能为工程复合热电系统提供新的方向，具有所需的热导率和有前途的能量收集领域。
2020-09-04 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical calculation of transport properties of oxide material using narrow band model
本文报道了基于贫氧结构的窄带模型的计算公式，理论计算了热电（TE）相和超导（SC）相的电阻率（$ρ$）和塞贝克系数（$S$）随温度的变化，它们分别是能带填充度（$F$）和电子态与自旋态的带宽比（$W$ σ/ $W$ D）的函数。将TE和SC态的相图以及边界映射为$ρ$和$S$的性质随$F$和$W$ σ/ $W$ D的变化关系。
2017-12-28 cond-mat.mtrl-sci
Thermopower enhancement by fractional layer control in 2D oxide superlattices
我们研究了过渡金属氧化物异质结构的二维热电性质。特别是，我们采用了一种前所未有的方法，使用分数δ掺杂的氧化物超晶格直接调节2D载流子密度。通过人为控制LaxSr 1-xTiO 3 δ掺杂层中出现的2D电子气中的载流子密度，我们证明可以达到408 μV K-1的热电势。这种方法还产生了117 μWcm-1 K-2的二维载流子的功率因数，这是过渡金属氧化物基材料的最大报道值之一。这一结果归因于二维体系的各向异性能带结构，表明δ掺杂氧化物超晶格是一种很好的新型热电材料。
2014-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Origin and control of ferromagnetism in dilute magnetic semiconductors and oxides
本文综述了磁掺杂杂质半导体和氧化物中空穴介导的铁磁性以及不含价带空穴的材料中高温铁磁性的起源。有人认为，在这些系统中，旋节分解成区域的大和小浓度的磁性组件发生。这种磁性纳米晶体的自组织组装可以通过共掺杂和生长条件来控制。这些多组分系统的功能一起描述了它们在自旋电子学，纳米电子学，光子学，等离子体激元学和热电的应用前景。
2007-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of the physical properties of cubic perovskite oxides $SrXO_3 \;(X =Sc,\; Ge,\; Si)$
采用密度泛函理论（DFT）和Wien 2k程序对立方钙钛矿氧化物$SrXO_3\; (X=Sc,\; Ge,\; Si)$的电学、光学和热电性质进行了研究。该代码基于不同的近似，如广义梯度近似GGA，PBESol，LDA，WC和修改的Becke-Johnson交换势（mBJ，nmBJ和unmBJ）。用PBEsol泛函计算了结构性质和优化结果，结果与实验结果吻合较好。利用nmBJ近似，详细分析了其电学、热电和光学等物理性质。结果表明，$SrSiO_3$和$SrGeO_3$具有开放能隙，$SrScO_3$具有金属行为.在可见光范围内观察到约为$94\%$至$97\%$的平均透射率。电导率随温度的增加证实了使用BolzTrap封装的热搅拌对载流子浓度的影响。最后，对$X=\; Ge$和$Si$的声子色散进行了研究，结果表明，$X=\; Ge$和$Si$的结构相对稳定，而$SrScO_3$的结构是动态不稳定的。这些结果证明了这些材料可以在传感器的光电子学的许多应用和制造中被利用的能力。
2022-11-12 cond-mat.mtrl-sci
Beyond Predicted ZT: Machine Learning Strategies for the Experimental Discovery of Thermoelectric Materials
ICGM, Univ Montpellier, CNRS, ENSCM（蒙彼利埃大学，法国国家科学研究中心，国立高等化学学院）
本文探讨了机器学习在热电材料实验发现中的应用，指出模型泛化能力不足和热力学稳定性是主要障碍，并提出基于PCA的采样和协同主动学习策略以弥合预测与实验之间的差距。
2026-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectric properties of NaxCoO2 whisker crystals
通过非常规方法从含钾成分中生长了热电钴氧化物单晶晶须NaxCoO 2，并测定了它们的传输性能和化学组成。通过热重分析对生长机理进行了分析和解释。在300 K时，晶须的电阻率r为102 μ Ω·cm，热电势S为83 μ V/K。因此，功率因数S2/r提高到约68 uW/K2 cm。
2003-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Low Lattice Thermal Conductivity of a Two-Dimensional Phosphorene Oxide
对声子输运机制的基本理解对于优化热电器件的效率是重要的。本文基于第一性原理密度泛函理论，通过求解声子玻尔兹曼输运方程，研究了磷烯氧化物（PO）的热输运性质。我们发现，PO表现出低得多的热导率（2.42-7.08 W/mK，在300 K）比其原始的对应物以及其他二维材料。为了理解这种低热导率的物理起源，我们仔细检查每个声子分支的热导率的贡献，通过评估各种模式依赖的量，包括Gruneisen参数，非谐三声子散射率，三声子散射过程的相空间。结果表明，PO的弹性褶皱结构导致了较小的声速; PO的破镜对称性使得ZA声子散射增加; PO中悬挂氧原子的相对自由振动引起了附加散射，导致声子寿命进一步降低.这些结果可以通过PO比磷烯具有更大的三声子过程相空间来验证。此外，我们表明，PO的热导率可以通过控制其尺寸或其声子平均自由程进行优化，这表明PO可以是一个有前途的候选低维热电器件。
2019-03-14 cond-mat.mtrl-sci
Recent Advances in Nanostructured Thermoelectric Half-Heusler Compounds
Half-Heusler（HH）合金在700 K及以上的温度范围内（接近大多数工业废热源的温度范围）作为有前途的热电（TE）材料引起了相当大的兴趣。在过去的几年中，纳米结构在显著提高几种HH合金的TE性能方面发挥了重要作用。本文简要综述了近年来HH纳米复合材料的研究进展。我们首先介绍HH合金的结构和用于改善HH合金TE性能的不同策略。接下来，我们回顾HH纳米复合材料的细节，通过不同的技术。最后，审查结束时，突出了几个有前途的战略，在这些非常有前途的TE材料的进一步研究方向。
2013-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Interplay of Magnetism, Band Gap Tuning, Optical, and Thermoelectric Responses in Fe-Doped YMnO$_3$: Insights from First-Principles Calculations
University of Dhaka（达卡大学）
本文利用GGA与meta-GGA第一性原理计算研究Fe掺杂六方YMnO$_3$，揭示其稳定G型反铁磁序、带隙降至1.19 eV及光学、介电和热电响应增强。
2025-10-21 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of Bi2O2Se single crystals
硒化铋（Bi $_2$ O $_2$ Se）作为p型热电氧化物的一种补充材料，在实际应用中引起了人们极大的兴趣。以前的研究一般集中在多晶体上。本文对Bi $_2$ O $_2$ Se单晶的热电性能进行了研究。我们的样品在室温附近表现出高达250 cm $^2.$ V $^{-1}$ .s $^{-1}$的电子迁移率和低至$2$ W.m $^{-1}$ .K $^{-1}$的热导率。在390 K时，最大优值为0.188，高于多晶。因此，从动力学模型的声子平均自由程（$\ell_\textrm{ph}$）的粗略估计在390 K时相当于12 $Å$，并且遵循$T^{-1}$行为。将$\ell_\textrm{ph}$外推到更高的温度表明该体系在约1100 K接近Ioffe-Regel极限。根据声子色散，我们认为超低的$\ell_\textrm{ph}$归因于强烈的非谐声子-声子散射，包括Umklapp过程和声学-光学声子散射。我们的研究结果表明，单晶提供了进一步的改善的热电性能的Bi $_2$ O $_2$ Se。
2021-08-31 cond-mat.mtrl-sci
Strong phonon anharmonicity and low thermal conductivity of monolayer tin oxides driven by lone-pair electrons
基于二维锡氧化物优异的电子和光电性能，采用第一性原理计算对单层SnO和SnO 2的热导率进行了系统的研究.单层SnO和SnO 2的室温热导率分别达到9.6 W/（mK）和98.8 W/（mK）。单层SnO的尺寸效应比单层SnO 2的要弱得多，这是由于单层SnO的热导率中存在尺寸相关成分和尺寸无关成分。二维锡氧化物的热导率之间的巨大差异可以归因于单层SnO的小的声子群速度和强的非谐强度。进一步的电子结构分析表明，Sn-5s孤对电子的存在是单层SnO小\k{appa}的关键因素。这些结果为基于2D锡氧化物的电子或热电器件中的热传输控制提供了指导。
2019-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Thermal Stability Study of Transition Metal Perovskite Sulfides
过渡金属钙钛矿硫族化合物是一类功能性丰富的材料，作为可再生能源应用的候选材料越来越受到关注。过氧化氢氧化物被认为是优良的n型热电材料。与氧化物相比，硫属化合物具有更好的热电性能，如更低的晶格热导率和更小的带隙，使它们成为高温热电材料的候选者。因此，有必要详细研究这些材料的热性能，特别是热稳定性，以评估其潜力。本文报道了五种化合物α-SrZrS $_3$，β-SrZrS $_3$，BaZrS $_3$，Ba $_2$ ZrS $_4$，Ba $_3$ Zr $_2$ S $_7$的合成及热稳定性研究。这些材料涵盖了几种结构类型，包括扭曲的钙钛矿，针状和Ruddlesden-Popper相。差示扫描量热仪和热重分析测量在高达1200°C的空气中进行。结构和化学表征，如X-射线衍射，拉曼光谱，和能量色散分析X-射线光谱进行所有的样品之前和之后的热处理，以了解氧化过程。我们的研究表明，钙钛矿硫族化合物在空气中具有优异的热稳定性，至少高达600°C。
2018-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Large anomalous Nernst coefficient in an oxide Skyrmion crystal Chern insulator
通过第一性原理计算，预测了在EuO单层上引入载流子电子的Skyrmion晶体中会出现一个相当大的横向热电系数N，其大小可能达到应用的程度.这鼓励未来的实验来追求这样的效果。
2018-04-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unconventional aspects of electronic transport in delafossite oxides
铜铁矿氧化物ABO $_2$的电子输运性质通常被理解为两个完全分离的实体，即三角形A $^+$和（BO $_2$）$^-$层。在这里，我们回顾了几种情况下，在这个广泛的家庭的材料中的运输依赖于层间耦合，并显示非常规的属性。我们回顾了掺杂的热电材料的基础上CuRhO $_2$和CuCrO $_2$，这表明了高温恢复的费米液体传输指数，以及高度各向异性的金属PdCoO $_2$，PtCoO $_2$和PdCrO $_2$的费米面的非常规的简单性导致纯粹的运输。我们提出了一些理论工具，已被用来调查这些输运性质和审查什么可以和不能从广泛的电子结构计算，已执行。
2017-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Fundamental and Progress of Bi2Te3-based Thermoelectric Materials
热电材料能够实现热能和电能之间的直接转换，是克服环境污染和即将到来的能源短缺的最有希望的候选人之一。Bi_2Te_3基合金是典型的室温附近工作的热电材料。通过大量的理论研究和实验验证，提高Bi2Te3基热电材料的热电性能已经取得了显著的进展。本文首先探讨了热电效应的基本原理，推导了热电特性方程。在此基础上，研究了材料参数对热电性能的影响。然后，我们分析了Bi2Te3基热电材料的特点，包括晶格缺陷，各向异性行为和在相对较高的温度下的强双极导电。然后，我们相应地总结了提高热电性能的策略，包括点缺陷工程，纹理对齐，带隙扩大。此外，我们强调了在降低热导率使用纳米结构制备的溶液生长法，球磨，熔融纺丝的进展。最后，通过模型分析揭示了Bi_2Te_3的各向异性行为及其增强机理，为更广泛材料的热电性能增强提供了启示。
2018-03-09 cond-mat.mtrl-sci
Theory of electron and phonon transport in nano and molecular quantum devices: Design strategies for molecular electronics and thermoelectricity
了解由散射区域组成的结的电子和声子输运性质，例如连接到两个或更多个电极的纳米级物质或分子，是未来纳米和分子尺度应用的核心基础。处理电子和声子输运的理论和数学技术正在导致对纳米和分子尺度结的物理性质进行建模。我在本文中的目的是回顾理论和数学技术来处理电子和声子输运在纳米和分子尺度的结导致其物理性质的模型。这不仅有助于理解实验观察结果，而且为分子电子构建块、热电器件和传感器的开发策略提供了重要的设计工具。
2016-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Advancements in Tuning Thermoelectric Properties: Insights from Hybrid Functional Studies, Strain Engineering, and Machine Learning Models
本研究结合杂化泛函、应变工程与机器学习模型探索拓扑绝缘体Bi2Se3的热电性质，揭示了应变与表面态对输运的影响机制，并提供了跨学科的材料优化综合框架。
2024-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Hinge-like structure induced unusual properties of black phosphorus and new strategies to improve the thermoelectric performance
系统研究了应变下块体黑磷的几何、电子和热电性质。BP的铰链结构带来了不寻常的力学响应，如各向异性的杨氏模量和负泊松比。BP敏感的电子结构使其在应变下在金属、直接半导体和间接半导体之间发生转变。BP的$ZT$在$800\,\mathrm{K}$处的最大优值为0.72，通过施加适当的应变可以提高到0.87，表明BP可能是一种潜在的中高温TE材料。这种应变引起的TE性能的增强经常被观察到发生在直接-间接带隙转变的边界处，这可以归因于在转变点处的能谷的简并度的增加。通过比较BP和SnSe的结构，提出了一类具有铰链结构的TE材料。该研究不仅揭示了BP在应变下的各种新特性，而且为寻找更好的TE材料提出了有效的策略。
2014-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
The Limits of Thermoelectric Performance with a Bounded Transport Distribution
为了最大化热电（TE）品质因数$ZT$，Mahan和Sofo [Proc.Natl. Acad. Sci. U.S.A.93，7436（1996）]发现最佳运输分布（TD）是δ函数。然而，材料的TD似乎总是有限的和非发散的。出于这一观察，本研究的重点是推导出什么是最佳的有界TD，这是确定为一个boxcar功能的$ZT$和Heaviside功能的功率因数。从这些最佳TD上的$ZT$和功率因数的上限获得;最大$ZT$与$Σ_{\rm max} T /κ_l$的比例，其中$Σ_{\rm max}$是TD幅度和$κ_l$是晶格热导率。这些结果有助于建立TE材料性能的实际上限，并为引导带/散射工程策略提供目标TD。
2022-09-10 cond-mat.mtrl-sci
Recent progress in thermoelectric MXene-based structures versus other 2D materials
本文系统综述了MXene基热电材料的最新进展，涵盖能带工程、结构改性和纳米复合等提升策略，并与其它二维材料比较热电效率，同时展望了MBene及未来应用前景。
2023-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Weyl and Dirac Semimetals for Thermoelectric Applications
本章综述Weyl和Dirac半金属的拓扑能带结构、Berry曲率增强热电输运的机制，并总结单晶制备、性能调控及ZT优化策略。
2025-02-17 cond-mat.mtrl-sci
