Lorenz Number and Electronic Thermoelectric Figure of Merit: Thermodynamics and Direct DFT Calculations
Wiedemann-Franz定律中包含的洛伦兹数（L）表示电子载流子的两个动力学参数的比率：电子对热导率（K_el）和电导率（σ）的贡献，并且可以表示为LT=K_el/σ，其中T是温度。我们证明了Lorenz数等于两个热力学量之比：电子热容（cel）和电化学电容（cN），通过LT= cel/cN，这是一个纯热力学量，因此它可以仅根据材料的电子态密度计算。结果表明，我们的洛伦兹数的热力学公式导致：i）众所周知的索末菲值L=pi^2/3（k_B/e）^2在低温极限，ii）德鲁德值L=3/2（k_B/e）^2在高温极限与自由电子气体模型，和iii）可能高于索末菲极限的值半导体。它也表明，纯电子的热电品质因数的贡献，可以直接计算使用高通量DFT计算，而不诉诸计算更昂贵的玻尔兹曼输运理论的电子热导率和电导率。
2022-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the Optoelectronic, Photocatalytic, Thermoelectric and Thermodynamic Properties of Halides Li2InBiX6 (X = Cl, Br, I) for Energy Conversion: A DFT Study
Princess Nourah Bint Abdulrahman University（公主诺拉·宾特·阿卜杜勒拉赫曼大学）；University of West Bohemia（西波希米亚大学）；University of Sargodha（萨尔戈达大学）；King Saud University（沙特国王大学）；Gachon University（迦南大学）
通过DFT研究Li2InBiX6卤化物的结构、电子、光学、介电、热电及光催化性质，揭示其在能量转换中的潜力。
2026-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Data-driven Discovery of 3D and 2D Thermoelectric Materials
在这项工作中，我们首先进行了系统的搜索高效率的三维（3D）和二维（2D）热电材料相结合的半经典输运技术与密度泛函理论（DFT）计算，然后训练机器学习模型的热电数据。在目前公开的JARVIS-DFT数据库中的36000种三维和900种二维材料中，我们使用多步筛选程序确定了2932种3D和148种2D有前途的热电材料，其中为带隙，Seebeck系数和功率因数等关键量选择了特定的阈值。我们计算了数据库中所有材料的塞贝克系数，并通过将我们的结果与实验和现有的计算数据集进行比较来验证我们的计算。我们还研究了化学，结构，晶体学和尺寸趋势对热电性能的影响。我们预测了几类有效的3D和2D材料，如Ba（MgX）2（X=P，As，Bi），X2 YZ 6（X=K，Rb，Y=Pd，Pt，Z=Cl，Br），K2 PtX 2（X=S，Se），NbCu 3X 4（X=S，Se，Te），Sr 2XYO 6（X=Ta，Zn，Y=Ga，Mo），TaCu 3X 4（X=S，Se，Te）和XYN（X=Ti，Zr，Y=Cl，Br）。最后，由于高吞吐量DFT的计算成本很高，我们使用梯度提升决策树（GBDT）和经典力场启发描述符（CFID）对n型和p型塞贝克系数和功率因子进行训练机器学习模型，以快速预筛选材料，用于指导下一组DFT计算。数据集和工具在以下网站上公开提供：https://www.ctcms.nist.gov/~k…
2020-01-30 cond-mat.mtrl-sci
On the Role of Crystal Defects on the Lattice Thermal Conductivity of Monolayer WSe2 (P63/mmc) Thermoelectric Materials by DFT Calculation
随着能源问题的日益突出，热电材料的研究在过去的几十年中不断深入。低热导率使热电材料具有更好的热转换性能。本文基于第一性原理和声子玻尔兹曼输运方程，采用密度泛函理论（DFT）在维也纳从头算模拟软件包（VASP）中实现，研究了几种缺陷条件下单层WSe 2的热导率.计算了WSe_2在六种缺陷态下的晶格热导率，在300 K时，PS、SS-c、DS-s、SW-c、SS-e和DS-d分别为66.1、41.2、39.4、8.8、42.1和38.4 W/（m2 K）。与完整结构相比，缺陷结构可使热导率降低86.7%（SW-c）。研究了缺陷含量、类型、位置等因素对热性能的影响。通过引入原子缺陷，可以降低和调节WSe 2的热性能，这将为其他热电材料获得更低的热导率提供一个有趣的想法。
2021-09-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
First-Principles Study of Strain Effect on Thermoelectric Properties of LaP and LaAs
稀土双金属化合物由于其独特的电子和拓扑性质而引起了人们的广泛关注。本文采用密度泛函理论（DFT）模拟研究了岩盐结构的镧镧系金属氧化物LaX（X = P，As）。我们系统地表明，一个元GGA功能结合ESTA修正可以有效地和准确地计算电子结构的精细DFT $k$网格，这是必要的收敛热电计算。我们还表明，应变工程可以有效地提高热电性能。在2%的拉伸应变和载流子浓度$n=3\times10^{20}~\textrm{cm}^{-3}$的最佳条件下，LaP在1200 K时可以达到$ZT$的品质因数值$>2$，与未应变时相比提高了90%。通过载流子掺杂和应变工程，镧铌酸盐有望成为一种新型的高温热电材料。
2020-08-14 cond-mat.mtrl-sci
Optimizing thermoelectric properties of filled MPt$_4$Ge$_{12-x}$Sb$_x$ skutterudites by band engineering
利用密度泛函理论（DFT）计算了Sb掺杂方钴矿$_4$ Sb $_x$（M=Ba，La，Th）的热电性质.据预测，原来非常小的绝对值的塞贝克系数$|S|$的未掺杂的化合物增加了10倍或更多的合适的掺杂。最佳掺杂对应于一个“魔术”价电子数，所有的电子状态（伪）间隙被填充。对LaPt $_4$ Ge $_{12-x}$ Sb $_x$方钴矿的$S$测量结果证实了理论结果。DFT计算得到的LaPt $_4$ Ge $_{12}$的振动振颤模式表明晶格热导率很小，而$S^2$很大，这使得La基方钴矿成为一种很有前途的热电材料。
2012-07-05 cond-mat.mtrl-sci
Improving the Optical and Thermoelectric Properties of Cs2InAgCl6 with Substitutional Doping: A DFT Insight
新一代铟基无铅Cs_2InAgCl_6具有良好的空气稳定性和无毒特性，是一种很有前途的光伏应用卤化物材料。但其宽带隙（> 3eV）不适合太阳光谱，因此降低了器件应用的光电效率。在这里，我们报告了一个显着的带隙从3.3 eV到0.6 eV的替代掺杂和它的光电子和光热电性能的第一性原理研究的影响。结果表明，Sn/Pb和Ga & Cu共掺杂显著提高了价带最大值（VBM）附近的态密度，使VBM向上移动，从而降低了禁带宽度，而碱金属（K/Rb）的掺杂使禁带宽度略有增加。在共掺杂的情况下，在Shockley-Queisser极限附近观察到一个强的吸收峰，而在Sn/Pb掺杂的情况下，我们注意到一个吸收峰位于太阳光谱的可见光区中部。带隙的性质是间接的，Cu-Ga/Pb/Sn掺杂会显着降低带隙。在500 K时，Pb掺杂使n型载流子的功率因数（PF）显著增加（2.03 mW/mK ~ 2），是原始情况（0.6 mW/mK ~ 2）的3.5倍。
2020-01-21 cond-mat.mtrl-sci
A DFT computational design and exploration of novel direct band gap silver-thallium double perovskites
由于科学界严重关切我们地球上的子孙后代能源短缺问题，研究人员已将非传统发电计划作为传统化石燃料方法的替代方案。在这种情况下，光伏和热电器件应用的创新材料需要解决当前的不稳定性和效率问题。钙钛矿在这方面非常受欢迎，特别是在太阳能电池的情况下具有25.2%的更高的功率转换效率。在本文中，我们研究了创新的小直接带隙双钙钛矿（elapsolite）Cs $_2$ AgTlX $_6$（X= Cl，Br）的结构，电子，光学和热电性能的全面讨论，使用第一性原理方法。研究中的化合物被发现稳定，高效，经济，具有诱人的光学和热电性能。可见光范围内较高的吸收峰、显著的光学电导率（~10 $^{16}$ sec $^{-1}$）和可见光范围内较低的反射百分比使得这些化合物对于太阳能电池应用具有吸引力。而塞贝克系数，电导率，品质因数（大于1）的大值，和热导率的小值表明这些化合物在热电发电机中的应用。
2022-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Discarded gems: Thermoelectric performance of materials with band gap emerging at the hybrid-functional level
有限电子带隙是使用密度泛函理论（DFT）进行材料高通量筛选的标准滤波器。然而，由于在标准DFT近似中系统地低估了带隙，许多化合物可能被错误地预测为金属。在更准确的处理中，这样的材料可以替代地表现为低带隙材料，并且如果合适的掺杂是可行的，则可以例如具有良好的热电性质。为了探索这种可能性，我们进行了混合功能计算的1093立方材料中列出的MaterialsProjects数据库中的四个原子的原始晶胞，自旋中性基态，和形成能量在0.3 eV的凸包。在这些材料中，我们确定了八种化合物，其中出现了有限的带隙。评估这些化合物的电子和热传输性能，我们发现的组合物MgSc2汞和Li2 CaSi表现出有前途的热电性能。这些发现强调了重新评估化合物的带隙和能带结构以识别其他潜在热电材料的潜力。
2021-07-19 cond-mat.mtrl-sci
A DFT and Machine Learning-Assisted Study on the Lattice Thermal Conductivity of LiCdSb for Thermoelectric Applications
Mizoram University（米佐拉姆大学）；Pachhunga University College（帕丘恩加大学学院）；Can Tho University（芹苳大学）；King Saud University（沙特国王大学）
研究 LiCdSb 晶格热导率，采用 DFT 和玻尔兹曼输运方程计算其电子和热电性质，用 HSE06 计算带隙，因晶格热导率理论计算复杂，选用机器学习原子间势方法计算，结果与现有数据相符，高温下 ZT 值超 1，使其有望用于高温能量转换。
2026-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport calculations for lightly-doped thermoelectrics using density functional theory: Application to high-performing Cu-doped zinc antimonides
基于实验数据和相应的未掺杂材料的密度泛函理论结果，提出了一种从密度泛函理论（DFT）计算精确计算轻掺杂热电材料电输运性质的新方法.我们采用这种方法，因为混合DFT计算是禁止的大型超级电池所需的模型低掺杂剂浓度相比，实验实现的高性能热电。使用锑化锌作为我们的基础材料，我们发现，与DFT和玻尔兹曼输运理论计算的电输运性质表现出相同的趋势与化学势的变化与混合DFT计算，并提出了一个拟合算法，涉及调整计算的费米能，使所得的塞贝克系数的趋势与温度相匹配的实验趋势。我们证实了这种方法的有效性，在再现的电导率和塞贝克系数随温度的Bi掺杂$β-$ Zn $_4$ Sb $_3$的实验趋势。然后，我们筛选了各种过渡金属阳离子掺杂剂，包括铜和镍，并发现Zn $_{39}$ Sb $_{30}$中Cu掺杂剂浓度为2.56%时，在300-400 K之间的温度下，热电功率因数增加了14%。因此，我们提出，与重掺杂剂和/或稀土掺杂剂相比，过渡金属掺杂剂可以显著改善主体材料的热电性能。
2014-01-11 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Outstanding figure of merit at high temperature for DFT-based predicted double perovskite oxides, Ba2GaXO6 (X = V, Nb, Ta)
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
Thermoelectric Properties of Mg doped Mercury Selenide HgSe
采用密度泛函理论结合玻尔兹曼输运理论，系统研究了Mg掺杂浓度（x）对Hg 1-xMgxSe三元合金热电性能的影响。用Perdew-Burke-Ernzerhof广义梯度近似（GGA-PBE）描述交换关联势。推导并讨论了热电输运参数，如塞贝克系数（S）、弛豫时间热导率、弛豫时间电导率、功率因数（PF）和品质因数（ZT）。热电性能测试结果表明，所研究的材料可用于室温热电器件。研究还发现，Mg组分可以提高HgSe合金的热效率。
2023-03-27 cond-mat.mtrl-sci
DFT aided prediction of phase stability, optoelectronic and thermoelectric properties of A2AuScX6 (A= Cs, Rb; X= Cl, Br, I) double perovskites for energy harvesting technology
本文利用DFT系统研究A2AuScX6双钙钛矿卤化物的相稳定性、光电及热电性质，表明其在太阳能电池和热电器件中具有应用潜力。
2023-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Vanadium-Engineered Co2NiSe4 Nanomaterial: Coupled Thermoelectric, Piezoelectric, and Electronic Optimization via DFT+U for Advanced Energy Applications
本研究通过DFT+U计算证实钒掺杂可协同优化Co₂NiSe₄的电子、热电、压电等多方面性能，使其成为适用于储能、热电发电及多功能传感器的多功能材料平台。
2025-09-05 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Half-Heusler thermoelectric materials: NMR studies
我们报告了对一系列半赫斯勒半导体（包括NbCoSn、ZrCoSb、TaFeSb和NbFeSb）的$^{59}$ Co、$^{93}$ Nb和$^{121}$ Sb的核磁共振（NMR）测量结合密度泛函理论（DFT）计算，以更好地了解它们的电子性质和一般组成依赖性趋势。这些材料作为潜在的高效率热电材料是令人感兴趣的。与其他材料相比，我们发现ZrCoSb往往有一个相对较大的量的局部无序，明显的反位缺陷。这有助于对应于带边缘附近的杂质带的小激发间隙。在NbCoSn和TaFeSb中，Curie-Weiss型行为被揭示，这表明相互作用的顺磁缺陷的小密度。观察到非常大的顺磁化学位移与Van Vleck机制，由于紧密间隔的$d$带之间的导带和价带分裂。与此同时，DFT方法通常成功地再现了这些半Heusler材料的化学位移趋势，并且我们确定了较大幅度的位移的增强，这与电子相互作用效应有关。总趋势与系列中$d$ -电子杂交的变化有关。
2020-06-03 cond-mat.mtrl-sci
The effect of simultaneous substitution on the electronic band structure and thermoelectric properties of Se-doped Co3SnInS2 with the Kagome lattice
研究了Se掺杂Co3SnInS2的热电性能和电子能带结构。这种材料的母体化合物（Co3Sn2S2）具有两种Sn位点（Sn1和Sn2位点）。密度泛函理论（DFT）计算表明，In在Sn 2位的取代导致金属能带结构，而在Sn 1位的取代导致半导体能带结构.然而，根据以前的报道，由于铟原子更喜欢在Sn1位而不是Sn2位取代锡原子，Co3SnInS2的电阻率表现出类似于电阻率的行为。在这项研究中，我们已经证明，金属的行为和电阻率的降低，硒掺杂的Co3SnInS2发生没有抑制的塞贝克系数。从DFT计算，当硒含量高于0.5时，总晶体学能量表明，在Sn 2位的更高的铟占据更稳定。因此，硒掺杂抑制了铟取代的位置偏好。这是在Se掺杂的Co3SnInS2中观察到的金属导电性的可能解释之一
2014-10-15 cond-mat.mtrl-sci
The electronic, thermodynamic, thermoelectric and optical properties of Ca(InP)2 compound: DFT study
本文利用DFT结合GGA和mBJ方法系统计算了Ca(InP)2的电子、光学、热电及热力学性质，发现其具有位于Gamma点的直接带隙，为光电和电子器件应用提供了理论依据。
2023-12-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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
DFT study of tunable electronic, magnetic, thermal, and optical properties of a Ga$_2$Si$_6$ monolayer
采用密度泛函理论研究了镓掺杂硅烯的电学、磁学、热学和光学特性。掺杂的效果进行了研究，通过调整掺杂剂浓度，以及检查不同的掺杂距离，和原子掺杂剂的相互作用，为相同的替代掺杂浓度。结果表明，Ga原子在不同浓度下改变了硅烯单分子膜的能带结构和带隙，这可以归结为Ga-Ga原子间的排斥作用。带隙由Ga-Ga原子间的相互作用强度和库仑排斥力决定，并不总是随掺杂浓度的增加而变宽。此外，我们的自旋极化DFT计算表明，这些单分子膜的行为类似于半导体，表现出对称的自旋向上和自旋向下的通道。Ga原子之间的排斥作用导致了单分子膜的对称性破缺。因此，Ga掺杂剂可以打开带隙，导致更好的热电性能，例如塞贝克系数和品质因数，以及光学响应的增加。作为我们的估计的结果，Ga掺杂的硅烯单分子膜在热电和光电子器件中可能是有利的。
2021-10-11 cond-mat.mtrl-sci
Experimental and computational approaches to study the high temperature thermoelectric properties of novel topological semimetal CoSi
本文采用实验和密度泛函理论相结合的方法研究了拓扑半金属CoSi在$300-800$ K温度范围内的热电性质。采用电弧熔炼法合成了CoSi，Rietveld精修法计算出晶格参数a = b = c = 4.445 μ m。Seebeck系数（S）的测量值在所研究的温度范围内显示出非单调行为，室温下的值为$\sim-$ 81 $μ$ V/K。$|S|$首先增加到560 K（$\sim-$ 93 $μ$ V/K），然后降低到800 K（$\sim-$ 84 $μ$ V/K），表明在整个温度范围内占主导地位的n型行为。电导率$σ$（热导率，$κ$）显示出单调递减（递增）行为，$\sim$ 5.2 $\times 10^{5}$（12.1 W/m-K）和$\sim$ 3.6 $\times 10^{5}$（14.2 W/m-K）$Ω^{-1}m^{-1}$的值分别在300 K和800 K下。$κ$表现出温度依赖性，如$κ\propto T^{0.16}$。基于DFT的玻尔兹曼输运理论被用来理解这些行为。多带电子和空穴袋似乎是主要负责决定温度依赖的传输行为。具体而言，在$|S|$的下降高于560 K和$σ$的斜率的变化约450 K是由于热产生的电荷载流子从空穴袋的贡献。计算了与温度相关的弛豫时间，其显示了$1/T^{0.35}$的温度依赖性。目前的研究表明，从DFT得到的电子能带结构提供了合理的…
2021-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsically high thermoelectric figure of merit of half-Heusler ZrRuTe
采用密度泛函理论（DFT）和玻尔兹曼输运理论研究了ZrRuTe基Half-Heusler化合物的电子结构和热电性质。通过对考虑电子-声子相互作用的电子弛豫时间$τ$和考虑声子-声子相互作用的晶格热导率$κ_l$的严格计算，我们发现ZrRuTe是一种本征良好的热电材料。在800 K时，它具有高功率因数$\sim 2\times 10^{-3}$ W/m-K $^{2}$和低功率因数$κ_l\sim 10$ W/m-K。$ZT \sim 0.13$在800 K时的热电优值高于类似的其他化合物。我们还研究了作为掺杂的函数的材料的性质，并且发现对于$p$掺杂的ZrRuTe，热电性质被显著增强，其中在该温度下$ZT$值提高到$\sim 0.2$。对该材料的电子、热力学和输运性质进行了深入的研究和讨论
2020-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Density Functional Theory study on the electronic structure and thermoelectric properties of strained Mn4Si7
采用密度泛函理论（DFT），通过求解Boltzman输运方程（BTE），研究了应变对高锰硅化物（HMS）Mn 4 Si 7电子结构和热电性能的影响.我们发现拉伸应变会使禁带宽度减小，而压缩应变对禁带宽度的影响不大。发现Seebeck系数随着温度的升高而增大，这与实验结果非常一致。电导率和功率因数表现出高度的各向异性，其中面内方向更占主导地位。解释了由于价带最大值（VBM）处能带色散的变化导致的面内和面外方向电导率的不同行为。
2016-05-12 cond-mat.mtrl-sci
Predicting thermoelectric properties from crystal graphs and material descriptors - first application for functional materials
I2R, A*STAR（新加坡科技研究局资讯通信研究院）；IMRE, A*STAR（新加坡科技研究局材料研究与工程研究院）
我们介绍了使用晶体图卷积神经网络（CGCNN），全连接神经网络（FCNN）和XGBoost来预测热电性能。CGCNN的数据集不依赖于密度泛函理论（DFT），只依赖于晶体和原子的信息，而FCNN的数据集基于Materialsproject.org中丰富的属性列表。结果表明，优化后的FCNN具有三层深度，能够更好地预测与散射时间无关的热电功率因数（或XGBoost），这表明从部分从DFT获得的材料科学知识获知的键合和状态密度描述符对于预测功能性质是至关重要的。
2018-11-15 cond-mat.mtrl-sci cs.LG physics.comp-ph
Steady-state density functional theory for thermoelectric effects
最近提出的稳态输运的密度泛函理论（i-DFT）扩展到包括温度梯度之间的引线。在此框架内，一个通用的和精确的表达式推导出的线性塞贝克系数，它可以被写为Kohn-Sham系数和交换相关贡献的总和。的形式主义适用于单杂质安德森模型，其中近似的交换相关泛函建议的温度高于和低于近藤温度。库仑阻塞制度中的交换相关势的某种结构性质允许恢复较早的结果表示塞贝克系数的平衡密度泛函理论的数量。的数值i-DFT的结果相比，计算与数值重整化群在很宽的温度范围内找到一个合理的协议，而i-DFT来在一个低得多的计算成本。
2019-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-polarized DFT calculations for physical properties of novel KVSb half-Heusler compound for spintronic and thermodynamic applicability
本文利用Wien2k中的DFT计算研究了KVSb half-Heusler化合物的相稳定性、弹性、热物理和磁学性质，发现其在I型相自旋极化态下最稳定并呈半金属特性，计算磁矩符合Slater-Pauling规则，表明该材料适用于自旋电子学和热电应用。
2024-06-10 cond-mat.mtrl-sci
Large thermoelectric power factors in black phosphorus and phosphorene
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，研究了层状黑磷（black-P）及其单层磷烯的电子性质.室温下的电子输运系数内的半经典玻尔兹曼理论进行了评估。电导率表现出各向异性的行为，而塞贝克系数几乎是各向同性的。在最佳掺杂浓度和室温下，体相黑P和磷烯的热电功率因数分别为118.4和138.9 μWcm-1 K-2。通过适当的n型掺杂，可以在体黑-P中实现0.22的最大无量纲品质因数（ZT值），这主要受到可还原晶格热导率的限制。对于磷烯，用体晶格热导率保守估计ZT值可达0.30。我们的研究结果表明，无论是散装黑P和磷烯是潜在的有前途的热电材料。
2014-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of Fe$_{2}$VAl at high temperature region: A combined experimental and theoretical study
Heusler型化合物一直被认为是潜在的热电（TE）材料。在此，通过在$300-800$ K的温度范围内的电子结构计算来理解实验观察到的Fe $_{2}$ VAl的TE性质。在300 K时，$S$的观测值为$\sim-$ 138 $μ$ V/K。然后，$|S|$随着温度的升高而降低，直到最高温度，在800 K时的值为$\sim-$ 18 $μ$ V/K。$S$在整个温度窗口中的负号表示化合物的主要$n$型特征。电导率的温度依赖性，$σ$（热导率，$κ$）表现出增加（减少）的趋势，分别在300 K和800 K下的值为$\sim$ 1.2 $\times$ 10 $^{5}$ $Ω^{-1}$ m $^{-1}$（$\sim$ 23.7 W/m-K）和$\sim$ 2.2 $\times$ 10 $^{5}$ $Ω^{-1}$ m $^{-1}$（$\sim$ 15.3 W/m-K）。为了理解这些输运性质，使用基于DFT的半经典玻尔兹曼理论。多带电子和空穴袋的贡献被发现是主要负责这些属性的温度依赖性的趋势。$|S|$随温度的减小和$σ/τ$ $\&$ $κ_{e}/τ$（$τ$是弛豫时间）随温度的增加与多个空穴袋的贡献直接相关。本研究表明，基于DFT的电子计算提供了相当好的解释实验TE性质的Fe $_{2}$ VAl在高温范围内的$300-800$ K。
2022-04-19 cond-mat.mtrl-sci
LanTraP: A code for calculating thermoelectric transport properties with the Landauer formalism
介绍了一个计算半经典热电和电子输运性质的程序。它使用的朗道输运理论，这是等效的玻尔兹曼理论，通过引入一个中心量的模式的分布。它的使用使所谓的带计数算法，可以加快计算，并提供了潜在的快速筛选DFT能带结构。良好的协议时，发现比较使用频带计数和建立傅立叶插值方法得到的结果。
2020-01-06 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Thermoelectric properties of marcasite-type compounds MSb$_2$ (M = Ta, Nb): A combined experimental and computational study
本研究结合实验与DFT计算，探究白铁矿型MSb$_2$（M=Ta,Nb）的热电性能，发现n型半金属行为，预测中等功率因子，验证理论方法有效性。
2024-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic and Thermoelectric Properties of CoFeYGe (Y= Ti, Cr) Quaternary Heusler Alloys: First Principle Calculations
在热电应用中利用材料需要机械、热和晶格稳定性以及高品质因数（ZT）。本文采用密度泛函理论（DFT）研究了CoFeYGe（Y = Ti，Cr）四元Heusler化合物的结构、电学、磁学、力学、热力学、动力学和热电性能.计算的力学性能和声子色散表明，这些化合物的结构是稳定的。CoFeCrGe和CoFeTiGe化合物都显示出铁磁和亚铁磁半金属行为，带隙分别为0.41和0.38 eV。晶格热导率（\k{appa} L）表现出较低的值，对于CoFeCrGe（CoFeTiGe）在1100 K时达到3.01 W/（m.K）（3.47 W/（m.K））。光学声子模对CoFeCrGe（CoFeTiGe）的\k{appa} L值有60.2%（70.9%）的贡献. CoFeCrGe和CoFeTiGe分别获得了0.71和0.65的高ZT值。根据我们的计算，CoFeCrGe和CoFeTiGe结合了良好的自旋电子和热电行为，可用于自旋注入应用。
2019-05-23 cond-mat.mtrl-sci
Excellent Thermoelectric and Piezoelectric Properties of Differently Stacked Layers of Two-Dimensional Transition Metal Dinitride HfN2
二维（2D）过渡金属二氮化物（HfN 2）的光电、压电和热电性能已被研究。采用密度泛函理论和玻尔兹曼输运方程对HfN 2的单层和双层结构进行了研究。具有不同堆积层（AA和AB）的HfN 2双层膜显示出不同的电子性质。该材料的光学性质表明它在紫外（UV）区是非常好的吸收剂，因此可以用作UV光电探测器和光伏器件中的吸收层。该材料的压电性能也表现出良好的行为，双层的压电应力和应变张量分别为8.97*（10）^（-10）C/m和12.59 pm/V。AB叠层的压电张量最大。在900 K的ZT值为0.8也是最高的双层AB堆叠HfN 2。该材料的压电和热电参数的这些高值表明该材料将是作为热电能量收集装置以及机械应力传感器或致动器的极好选择。
2020-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio investigations for Structural, Mechanical, Optoelectronic, and Thermoelectric properties of Ba2SbXO6 (X=Nb, Ta) compounds
报道了双钙钛矿结构Ba_2SbNbO_6和Ba_2SbTaO_6化合物的结构、力学、电学、光学、热电性能和光谱极限最大效率（SLME）。所有的研究都是通过第一性原理密度泛函理论（DFT）进行的。所获得的弹性常数的值揭示了所研究的化合物的机械稳定性。Ba_2SbTaO_6的体弹性模量（B）、剪切模量（G）和杨氏模量（E）的计算数据均大于Ba_2SbNbO_6。体积与剪切比之比（B/G）表明Ba 2SbNbO 6和Ba 2SbTaO 6具有韧性。计算的电子能带结构揭示了这两种化合物的半导体性质。我们还研究了电子弛豫时间依赖的热电性质，如塞贝克系数，热导率，电导率，热电功率因数，以及作为化学势的函数的p型和n型载流子在不同温度下的优值。高的吸收光谱和良好的品质因数（ZT）表明，这两个研究的化合物，Ba_2SbXO_6（X = Nb，Ta）是有前途的光伏和热电应用材料。计算的SLME为26.8%，表明Ba 2SNbO 6是单结太阳能电池的一个有吸引力的候选人。
2021-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Accelerated Prediction of Temperature-Dependent Lattice Thermal Conductivity via Ensembled Machine Learning Models
本研究利用集成机器学习模型在宽温度范围内以DFT精度预测晶格热导率，实现高效高通量筛选热电材料。
2025-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Physical and Thermoelectric Properties of 2D B$_4$C Nanosheets
由于碳化硼（B $_4$ C）具有优异的硬度并可用作高温热电材料，因此在理论上和实验上对其进行了充分的研究。然而，其二维纳米片的性质还没有很好地建立。在本文中，使用范德华修正密度泛函理论（DFT）模拟，我们表明，块体B $_4$ C可以沿不同的方向裂解，形成B $_4$ C纳米片具有低的形成能。我们发现，有最小的形成能对解理面和表面终端的依赖。虽然本体B $_4$ C的态密度表明它是半导体，但发现B $_4$ C纳米片主要是金属的。我们把这种金属行为归因于薄膜表面B-C键上电荷的重新分布。的B $_4$ C膜的塞贝克系数保持可比的散装，并作为温度的函数几乎是恒定的。我们的研究结果为实验合成工作和未来的应用B $_4$ C纳米片在纳米电子和热电应用提供指导。
2022-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Optimization of criteria for an efficient screening of new thermoelectric compounds: the TiNiSi structure type as a case-study
高通量计算是筛选大量化合物以发现新的有用材料的非常有前途的工具。因此，三元金属间化合物的研究，在目前的工作中，找到新的化合物热电应用可能感兴趣。这些应用所需的稳定的非金属化合物的筛选是通过DFT方法计算它们的电子结构来获得的。在第一部分中，对熟知的化学元素和二元化合物的费米能级处的态密度的研究允许根据经验优化金属和非金属之间的选择标准。在第二部分中，TiNiSi结构类型被用作案例研究，通过调查570种可能的组合物。这种筛选方法导致选择12种可能的半导体。对于这些选定的化合物，它们的塞贝克系数和晶格热导率的计算，以确定最有趣的一个。因此，TiNiSi、TaNiP或HfCoP可能是值得进行实验研究的化合物。
2019-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Robust AI-Driven Discovery of Electronic Metal Phosphide Semiconductors
Jilin University（吉林大学）
结合生成式材料设计、机器学习原子间势和密度泛函理论，高通量筛选出3574种稳定磷化物，包括196种半导体，并识别出30种光电和26种热电候选材料。
2026-06-08 cond-mat.mtrl-sci
A computational study of thermoelectric conversion in the PbSe$_{x}$Te$_{1-x}$ semiconductor alloys
University Abou Bekr Belkaid（阿布·贝克尔·贝尔卡伊德大学）
本研究通过DFT计算分析了PbSe_xTe_{1-x}合金的结构、电子和热电性质，发现其具有较高的热电优值，表明其在热电材料中具有应用潜力。
2025-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric Properties of Graphene through BN-ring Doping: A Theoretical Investigation
本文通过DFT与半经验模型结合的多尺度模拟，研究硼嗪环掺杂对石墨烯热电性能的调控，发现BN浓度、旋转取向及无序分布显著影响电导和热导，热导可降低达40%，为提升BNC材料热电效率提供了理论路径。
2024-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Effects of Four-Phonon Scattering and Wave-like Phonon Tunneling Effects on Thermoelectric Properties of Mg2GeSe4 using Machine Learning
提出机器学习原子间势框架加速预测晶格热导率，揭示四声子散射和类波声子隧穿效应使Mg2GeSe4在900K下zT达0.49（n型）和0.45（p型），为热电材料开发提供高效方案。
2024-11-15 cond-mat.mtrl-sci
First-principles prediction of Structural Stability and Thermoelectric Properties of SrGaSnH
基于地球丰富和无毒元素的热电材料在具有成本效益和生态友好的废热管理系统中非常有用。SrGaSnH的组分在地球上是丰富的，无毒的，因此我们选择SrSnGaH的结构稳定性和热电性能进行研究，使用DFT，DFPT，和半经典玻尔兹曼输运理论。我们的弹性和声子计算表明，该化合物具有良好的结构稳定性。电子结构计算表明，它是一个间接带隙（0.63 eV的mBJ+SOC）半导体。轻带空穴有效质量导致沿x轴的电导率比沿z轴的电导率高。另一方面，弱的声子散射导致高的晶格热导率~10.5 W m-1 K-1（300 K）.虽然功率因数（PF）沿x轴非常高（在300 K时高于10 mW m-1 K-2），但如此大的kl显著降低ZT。在700 K时，面内和交叉面ZT的最大值分别为~1（n型），0.8（p型）和0.6（n型），0.2（p型）。目前的研究表明，这种化合物在生态友好的TE应用中具有很强的潜力。
2020-08-28 cond-mat.mtrl-sci
First-principles investigations of the electronic, magnetic and thermoelectric properties of VTiRhZ (Z= Al, Ga, In) Quaternary Heusler Alloys
采用密度泛函理论对VTiRhZ（Z = Al，Ga，In）合金的结构、动力学、力学、电学、磁学和热电性能进行了研究.这些合金的最稳定的结构被认为是I型配置。利用GGA-PBE泛函，预测VTiRhGa和VTiRhIn合金为半金属铁磁体，自旋极化率为100%，总磁矩为3μB，具有良好的自旋电子学应用前景.利用Boltzmann输运理论，在恒定弛豫时间和Slack方程下，分别计算了VTiRhZ合金的热电性能和晶格热导率。VTiRhAl，VTiRhGa和VTiRhIn合金的优值（ZT）值分别为0.96，0.88和0.64，这是有前途的未来热电应用。
2021-11-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
First-principles calculations of structural and bonding properties of Li-doped tetrahedrite thermoelectrics
本文通过第一性原理计算研究了Li掺杂四面体矿的结构与成键性质，发现Li占据6b和24g位置均有利，掺杂降低结构稳定性，且当x>2.0时材料可转变为n型，为开发n型四面体矿热电材料提供了理论依据。
2024-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning and First-Principles Predictions of Materials with Low Lattice Thermal Conductivity
本研究结合机器学习模拟与密度泛函理论计算，筛选出多种晶格热导率低于1.0 W/mK的镉基化合物，其中部分钾基镉化合物热电优值ZT超1.0，兼具热管理与热电应用潜力。
2024-10-22 cond-mat.mtrl-sci
Computational investigation of a perovskite LaBiO$_{3}$ for photovoltaic, thermoelectric, and optoelectronic applications
Jimma University（吉马大学）
该研究通过DFT计算，系统研究了三角相LaBiO$_3$的结构、电子、弹性、光学及热电性质，发现其具有3.51 eV间接宽带隙和延展性，并评估了其在光伏和热电领域的应用潜力。
2026-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Exploring Chalcogen Influence on Sc2BeX4 (X = S, Se) for Green Energy Applications Using DFT
本研究通过DFT计算探究硫族元素对Sc2BeX4（X=S,Se）物性的影响，发现两种化合物稳定且带隙适配可见光，具备优异的光学与热电性能，是光伏和热电领域的潜在候选材料。
2025-10-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
First principle study of electronic, magnetic and thermoelectric properties of Co$_2$YPb (Y = Tc, Ti, Zr and Hf) full Heusler: Application to embedded automotive systems
Abdelhamid Ibn Badis University（阿卜杜勒-哈米德·伊本巴迪斯大学）
本研究通过DFT计算揭示了Co₂YPb全Heusler合金的半金属铁磁性和优异热电性能，为嵌入式汽车系统和自旋电子器件提供了潜在材料方案。
2025-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Lattice Thermal Conductivity from First Principles and Active Learning with Gaussian Process Regression
本研究提出一种结合第一性原理计算与高斯过程回归的主动学习模型，基于268种立方化合物训练集，成功预测了Materials Project数据库中1574种材料的晶格热导率，并筛选出27种极低热导率化合物，为高效热电材料开发提供了新方向。
2023-09-13 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Study of Novel Lead-Free Double Perovskite \b{eta}2SnGeX6 (\b{eta} = K, Rb; X = Cl, Br, I) for thermomechanical, optoelectronic and outstanding thermoelectric applications
University of Rajshahi（拉杰沙希大学）
利用密度泛函理论系统研究了无铅双钙钛矿 beta2SnGeX6 的结构、力学、电子、光学和热电性质，发现其具有直接带隙（0.64-1.44 eV可调）、高延展性和低热导率，其中 K2SnGeI6 在1000 K时热电优值ZT达2.4。
2026-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous band renormalization due to high energy $kink$ in the colossal thermoelectric material K$_{0.65}$RhO$_2$
采用高分辨角分辨光电子能谱（ARPES）技术和密度泛函理论（DFT）计算方法，研究了K $_{0.65}$ RhO $_2$的低能电子结构和电子关联.我们观察到一个高度相关的费米面上的空穴袋。我们进一步注意到，相关性是动量依赖的。最重要的是，两个$kinks$在75 meV和195 meV的结合能已被观察到的费米能级附近的能带色散。虽然75 meV的低能$kink$可以理解为电子-声子相互作用的结果，但195 meV的高能$kink$的存在完全是该系统的一个新发现，导致了异常的带重正化。基于我们的实验数据的系统分析，我们提出高频玻色子激发作为一个合理的起源的高能量异常。此外，我们注意到，高能量异常具有重要的意义，在获得巨大的热电势的K $_{0.65}$ RhO $_2$。
2020-07-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Unexpected band gap increase in the Fe2VAl Heusler compound
了解材料的电子结构在能源应用中是必不可少的，以合理化其性能并提出替代方案。用于热电应用的材料通常是小间隙半导体，并且应该具有高的品质因数ZT。即使Fe 2 VAl Heusler化合物具有良好的ZT，其导电性质（半金属或半导体）仍不清楚，特别是在低温下。在本文中，我们专注于我们的DFT计算的影响，温度上的带隙的Fe 2 VAl。与通常观察到的相反，我们表明，温度升高和热激活Al/V反转缺陷（实验观察到）的形成，打开带隙。这种不寻常的行为是协调使用标准GGA功能对Fe 2 VAl化合物进行的所有带隙测量的关键，并且可能是改善该系列材料的热电性能的有效方法。
2020-03-06 cond-mat.mtrl-sci
A systematic Investigation of Thermoelectric Properties of Monolayers of ZrX2N4(X = Si, Ge)
本文利用DFT和BTE系统研究二维单层ZrX2N4（X=Si, Ge）的热电性能，发现p型ZrGe2N4在900 K时ZT达0.90，并揭示其间接带隙分别为2.74 eV和2.66 eV。
2024-08-07 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
A DFT based first-principles investigation of the physical properties of Bi2Te2Se topological insulator
拓扑绝缘体具有体能隙，其将最低空带与最高占据电子带分开。另一方面，拓扑绝缘体表面（或二维边缘）的电子态是无隙的，并受到时间反演对称性的保护。这样的系统是有前途的各种光电，超导，热电和量子计算相关的应用。研究了三元Bi_2Te_2Se拓扑绝缘体的弹性、力学、电学、光学性质、成键特性和电荷密度分布。所研究的化合物是机械稳定和弹性各向异性。电子能带结构计算揭示了能量色散的高度各向异性。电子有效质量在c方向上比在ab平面上高。光学常数显示出相对于入射辐射的电场的偏振的中等水平的变化。光谱与电子能带结构和电子态密度特征一致。电子能带结构和光学常数都清楚地表明了Bi2Te2Se的直接带隙为0.610 eV。研究还发现，Bi_2Te_2Se在红外和可见光区具有高的折射率和低的光子能量。它在紫外线区域具有低反射率。Bi_2Te_2Se在紫外线能量中强烈吸收光子。所有这些特性使得Bi2Te2Se适合于各种类型的光电子器件应用。
2020-05-27 cond-mat.mtrl-sci
