采用并扩展了一种有效的Grüneisen方法,研究了三方结构硒化铋(Bi $_2$ Se $_3$)和碲化锑(Sb $_2$ Te $_3$)的声子非谐性和线性热膨胀系数(TEC).系统的非谐性进行了研究,通过广泛的计算Grüneisen参数,利用保序变形。与实验结果相一致,在$a$和$c$方向的TEC之间存在较大的各向异性。Sb $_2$ Te $_3$中固有的较大非谐性与Bi $_2$ Se $_3$相比被体积效应抵消,导致它们的线性TEC具有可比的温度依赖性。从我们的第一性原理数据推导出的德拜温度也非常符合现有的表中的值。这项工作中开发的高效方法首次应用于研究两个三角形热电系统的线性TEC,为解决其他热电和其他低对称性材料中的非谐效应提供了令人兴奋的机会。
英文摘要:
We adopted and extended an efficient Grüneisen formalism to study the phonon anharmonicity and linear thermal expansion coefficients (TECs) of trigonal bismuth selenide (Bi$_2$Se$_3$) and antimony telluride (Sb$_2$Te$_3$). Anharmonicity of the systems is studied via extensive calculation of Grüneisen parameters that exploit symmetry-preserving deformations. Consistent with experimental findings, a large anisotropy between the TECs in the $a$ and $c$ directions is found. The larger anharmonicity inherent in Sb$_2$Te$_3$, as compared to Bi$_2$Se$_3$ is offset by the volumetric effect, resulting in comparable temperature dependence of their linear TECs. The Debye temperatures deduced from our first-principles data also agree very well with the existing tabulated values. The highly efficient methodology developed in this work, applied for the first time to study the linear TECs of two trigonal thermoelectric systems, opens up exciting opportunities to address the anharmonic effects in other thermoelectrics and other low-symmetry materials.
Evolution of the Saddle Point in Antimony Telluride Homologous Superlattices
University of Michigan(密歇根大学);Cooper Union for the Advancement of Science and Art(库珀联盟科学与艺术促进会);SLAC National Accelerator Laboratory(斯坦福直线加速器中心);Institute of Theoretical Physics, University of Warsaw(华沙大学理论物理研究所)
Length Dependence thermal conductivity of Zinc-Selenide (ZnSe) and Zinc Telluride (ZnTe)- A combined first principles and Frequency Domain Thermoreflectance (FDTR) study
Chromium-Doped Bismuth Antimony Telluride for Future Quantum Hall Resistance Standards
自2017年以来,外延石墨烯一直是美国电阻国家标准的基础材料。电学计量学内的研究的未来途径是消除对强磁场的需要,如当前对于表现出量子霍尔效应的器件的情况。量子霍尔效应只是围绕着最近的量子物理现象,如复合费米子,电荷密度波和拓扑性质[1-2]的许多研究工作之一。磁掺杂拓扑绝缘体(MTIs)等新材料提供了量子反常霍尔效应的途径,其理想形式可能成为未来的电阻标准,只需一个小的永磁体即可激活量子电阻值[3-5]。此外,这些设备可以在零场测量下工作,使欧姆的传播更加经济和便携。在这里,我们提出了精确测量的结果的h/e2量化平台的铬掺杂(BixSb 1-x)2 Te 3,并给他们的背景下,通过比较它们与现代石墨烯为基础的电阻标准。最终,基于MTI的设备可以与磁场厌恶约瑟夫森电压标准结合在一个系统中,以获得替代的量子电流标准。
Lone pair driven anisotropy in antimony chalcogenide semiconductors
硫化锑(Sb2S3)和硒化物(Sb2Se3)已经成为薄膜光伏化合物中有前途的地球丰富的替代品。这些材料的一个显著特征是它们的各向异性晶体结构,其由准一维(1D)[Sb4X6]n带组成。据报道,带之间的相互作用本质上是范德华(vdW),因此在文献中通常将Sb2X3归类为1D半导体。然而,基于第一性原理计算,在这里,我们表明,带间相互作用存在于Sb 2 X 3超越VDW制度。根据电子结构分析,各向异性结构的起源与Sb 5s孤对电子的立体化学活性有关。进一步研究了结构各向异性对电子和光学性质的影响,包括用于载流子传输的高维费米表面的存在。我们的研究提供了指导方针,优化性能的Sb2X3为基础的太阳能电池通过设备结构的基础上的晶体各向异性。
A possible superconducting gap signature with filling temperature around 40 K in hexagonal iron telluride islands
Peking University(北京大学);ShanghaiTech University(上海科技大学);Quantum Science Center of Guangdong–Hong Kong–Macao Greater Bay Area (Guangdong)(粤港澳大湾区量子科学中心(广东));Beijing Academy of Quantum Information Sciences(北京量子信息科学研究院);Collaborative Innovation Center of Quantum Matter(量子物质协同创新中心);Hefei National Laboratory(合肥国家实验室)
铋硫属化物Bi $_2$ Se $_3$和Bi $_2$ Te $_3$是半导体,其可以是热电材料(TE)和拓扑绝缘体(TI)。由这些材料中的空位、杂质或掺杂剂引起的晶格缺陷是重要的,因为它们在TE应用中提供了载流子并损害了这些材料作为TI的性能。我们提出了第一个固态核磁共振(NMR)研究的$^{77}$硒和$^{125}$碲核磁共振共振在多晶粉末的铋$_2$硒$_3$和铋$_2$碲$_3$,分别。自旋-晶格($T_1$)弛豫由至多两个指数来建模。在这个模型的框架内,NMR测量是敏感的,这些材料内的原生缺陷的分布。一种成分对应于化学计量分数,绝缘体具有非常长的$T_1$,而另一种成分归因于具有高缺陷含量的样品分数,其具有由与传导载流子的相互作用产生的短$T_1$。碲化铋中不存在非常长的$T_1$表明整个样品中存在缺陷。对于硒化铋,缺陷区域分离成域。我们还发现一个实质性的差异,在短$T_1$组件$^{125}$ Te核(76毫秒)和$^{77}$硒(0.63秒),尽管这些材料具有几乎相同的晶格结构,化学和物理性质。的NMR位移和Korringa定律的调查表明,在硫属化物网站的导带电子的耦合是更强的碲化物。结果与碲化物中$p$带电子的较强自旋轨道耦合(SOC)一致。如果给定材料的大多数参数保持相等,这种类型的实验可以提供工程TI材料中SOC的有用探针。
Predicting the Realizable Maximum Power Factor using the Jonker and Ioffe formulation: Al-doped ZnO Triangular Microcrystals with Graphite Inclusion Case Study