Thermoelectric power factor of Bi-Sb-Te and Bi-Te-Se alloys and doping strategy: First-principles study
通过第一性原理计算结合玻尔兹曼输运方程，计算了Bi-Sb-Te和Bi-Te-Se三元合金的热电功率因数（PF）随合金成分比、载流子浓度和温度的变化关系。点缺陷形成能计算也用于搜索三元中的潜在n型掺杂剂候选物。
2017-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Doping effect on thermoelectric properties of MoS$_2$
Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research（金属研究所材料科学沈阳国家实验室）；International Centre for Materials Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国际材料物理中心）
本研究通过掺杂优化二硫化钼的热电性能，发现平面方向具有更高的ZT值，适合热电应用。
2013-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Pb doping on the crystallization process and thermoelectric properties of Ge2Sb2Te5 phase change material
A.B. Nalbandyan Institute of Chemical Physics NAS RA（纳尔班扬化学物理研究所）；Belgorod State University（别尔哥罗德国立大学）；Institute of Radiophysics and Electronics NAS RA（无线电物理与电子研究所）
研究通过铅掺杂调控Ge₂Sb₂Te₅材料的结晶转变与热电性能，发现其能降低晶化温度并提升功率因子至1.3。
2026-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure and thermoelectric properties of CoTiSi half-Heusler alloy: Doping overtones
本研究通过密度泛函理论计算，优化CoTiSi半赫斯勒合金结构并分析其热电性能，发现P型掺杂的塞贝克电压和热电势显著高于N型，表明P型载流子具有更优的热电性能，为实验应用提供了基础。
2025-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Effect of doping on the thermoelectric properties of thallium tellurides using first principles calculations
采用密度泛函理论计算方法研究了Tl_5Te_3、BiTl_9Te_6和SbTl_9Te_6化合物的电子性质.优化得到的化合物晶格常数与实验值符合较好。BiTl_9Te_6和SbTl_9Te_6化合物的禁带宽度分别为0.589 eV和0.538 eV，与已有的实验数据一致。为了比较不同化合物的热电性能，我们使用莫特定律计算它们的热电势，并显示，如实验所预期的那样，取代的碲化物具有比纯化合物好得多的热电性能。
2011-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric transport in $\text{Bi}_2\text{Te}_3/\text{Sb}_2\text{Te}_3$ superlattices
基于第一性原理计算和半经典玻尔兹曼理论，分析了$\text{Bi}_2\text{Te}_3/\text{Sb}_2\text{Te}_3$超晶格的热电输运性质。详细研究了在不同温度和载流子浓度下，不同超晶格周期的电子和空穴掺杂下热电输运的各向异性。一个明确的偏好热电输运空穴掺杂下，以及在平面内的运输方向被发现为所有的超晶格周期。在空穴掺杂的电输运各向异性保持散装样的所有调查系统，而在电子掺杂的量子限制导致强烈的抑制在几个超晶格周期的跨平面热电输运。此外，见解的洛伦兹函数，电子的热导率和由此产生的品质因数的贡献。
2012-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Impact of hole-doping on the thermoelectric properties of pyrite FeS2
本文通过第一性原理计算发现空穴掺杂FeS2具有高室温热电势（608 μV/K），但电导率低且晶格热导率高，导致ZT值低于0.1，表明其热电应用潜力有限。
2024-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric transport in strained Si and Si/Ge heterostructures
通过详细的第一性原理计算研究了体硅在[111]方向应变下的各向异性热电输运性质，重点关注功率因数的可能提高。电子以及空穴掺杂进行了研究，在一个广泛的掺杂和温度范围。在低温和低掺杂的增强的功率因数，得到的压缩和拉伸应变的电子掺杂的情况下，在空穴掺杂的情况下的压缩应变。对于热电更重要的高温和高掺杂制度的功率因数的轻微增强，仅发现在小的压缩应变下的功率因数整体上对施加的应变是鲁棒的。为了进一步研究[111]取向Si/Ge超晶格的各向异性热电输运。在空穴掺杂下，由于量子阱效应，交叉面功率因数被显著抑制，而在电子掺杂下，交叉面功率因数被显著提高，据此，我们给出了电子掺杂[111]取向Si/Ge超晶格在$T=\unit[300]{K}$和$T=\unit[900]{K}$下的ZTPDMATHABMM和ZTPDMATHABMN的优值.所有结果进行了讨论的能带结构的功能。
2012-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Na Site Doping a Pathway for Enhanced Thermoelectric Performance in $Na_{1-x}CoO_2$; The Case of Gd and Yb Dopants
掺杂被认为是提高层状钴酸钠（Na $_{1-x}$ CoO $_2$）热电性能的主要方法。然而，在过去的绝大多数报道中，掺杂剂在Na $_{1-x}$ CoO $_2$复杂层状晶格中的平衡位置还没有被确定.因此，选择合适的掺杂剂以提高Na $_{1-x}$ CoO $_2$的品质因数的通用策略还有待建立.在这里，通过检查Na $_{0.75}$ CoO $_2$和Na $_{0.50}$ CoO $_2$中Gd和Yb掺杂剂的形成能，我们证明在贫氧环境中，Gd和Yb掺杂剂存在于Na层中，而在富氧环境中，这些掺杂剂取代了CoO $_2$层中的Co。当在Na层时，Gd和Yb掺杂剂通过电子-空穴复合降低载流子浓度，同时增加塞贝克系数（$S$）和降低电导率（$σ$）。然而，Na位掺杂仅在Na $_{0.50}$ CoO $_2$中改善热电功率因子（PF）。当取代一个Co，这些掺杂剂减少$S$和PF。结果表明，热电性能如何严重依赖于合成环境，必须微调实现任何热电增强。
2021-06-24 cond-mat.mtrl-sci
Doping as a tuning mechanism for magneto-thermoelectric effects to improve zT in polycrystalline NbP
外尔半金属结合了拓扑和半金属效应，使它们成为有趣和有效的热电输运性质的候选者。在这里，我们提出了多晶NbP的实验结果，证明了同时存在的一个大的能斯特效应和一个大的磁塞贝克效应，这是通常不会在同一温度下观察到的单一材料。我们比较运输结果从两个多晶样品的NbP与以前发表的工作，观察的最大能斯特和磁塞贝克热电势发生的温度的变化，同时仍然保持类似的幅度的热电势。理论模型表明，掺杂如何强烈改变塞贝克和能斯特磁热势的温度依赖性的化学势的变化，和相应的计算提供了一致的解释我们的结果。因此，我们提供掺杂作为调谐机制，用于将磁热电效应转移到适合于器件应用的温度，从而在期望的工作温度下提高zT。此外，同时存在一个大的能斯特和磁塞贝克热电是不常见的，并提供了独特的设备优势，如果热功率添加使用。在这里，我们还提出了一种独特的热电装置，它将共同利用大能斯特和磁塞贝克热功率，大大提高传统热电装置的输出和zT。
2022-11-23 cond-mat.mtrl-sci
Temperature- and doping-dependent roles of valleys in thermoelectric performance of SnSe: a first-principles study
我们从理论上研究了每个轨道和谷发挥作用的高热电性能的SnSe。在空穴掺杂区，有两种价带谷对其输运性质有贡献：一种是靠近U-Z线的价带谷，主要由Se- $p_z$轨道组成;另一种是沿$Γ$ -Y线的价带谷，主要由Se- $p_y$轨道组成。前者在室温下的输运性质中起主要作用，而后者的贡献与前者相当，因此随着温度的升高，能带结构呈现出多谷特征。在电子掺杂的制度，导带谷周围的$Γ$点只有助于热电性能，其中准一维电子结构沿$a$轴是至关重要的。本研究为进一步研究SnSe的热电性能提供了重要的理论依据，对今后寻找高性能的热电材料具有重要的指导意义。
2017-04-04 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric performance in electron and hole doped PtSb$_2$
采用密度泛函理论研究了电子和空穴掺杂PtSb $_2$的热电性质。我们的研究结果表明，对于掺杂的0.04孔每单元电池（1.5 $\times10^{20}$ cm $^{-3}$）的PtSb $_2$显示出高的塞贝克系数在室温下，这也可以实现在其他温度下通过控制载流子浓度（电子和空穴）。当掺杂超过约0.20个电子/空穴/晶胞时，电导率变得与温度无关。在800 K时，电子和空穴掺杂的PtSb $_2$的优值分别为0.13和0.21。在一定的掺杂水平下，预测了具有相同基质材料的热电效率。
2014-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Thermoelectric Performance through Site-Specific Doping in Tetragonal Cu$_{2}$S: A First-Principles Study
本研究利用第一性原理计算系统探讨了四方相 Cu$_{2}$S 中位点特异性掺杂对热电性能的增强机制，发现合理选择掺杂元素与浓度可显著优化载流子浓度、带边排列及输运性质，从而提升功率因子与热电优值。
2025-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced Thermoelectric Properties of Dirac Semimetal Cd3As2
我们报道了拓扑半金属Cd 3As 2的温度和掺杂依赖的热电行为的调查。用玻尔兹曼输运理论计算了样品的电导率、热导率、塞贝克系数和品质因数。计算的原始Cd 3As 2的热电性能与实验结果相匹配。电子或空穴掺杂，特别是后者，被发现大大改善材料的热电性能。在T=700 K，n= 1 × 1020 cm-3时，电子掺杂的Cd 3As 2的最佳ZT值约为0.5，远大于原始Cd 3As 2的最大实验值（~0.15）。对于p型Cd_3As_2，Seebeck系数随温度变化的最大值随空穴掺杂浓度的增加而明显增大，其位置较n型Cd_3As_2明显向低温区移动，导致在500 K（p= 1 × 1020 cm-3）的低温下在p型Cd_3As_2中获得约0.5的最佳性能ZT。
2016-11-01 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric efficiency in the space-charge-limited transport regime in semiconductors
半导体的热电效率通常在欧姆电子输运状态下考虑，这是通过高掺杂实现的。在这里，我们考虑相反的制度，低掺杂的电流-电压特性是非线性的，并占主导地位的空间电荷限制运输。我们表明，在这种制度下，热电效率可以描述由一个单一的品质因数，在类比欧姆的情况下。讨论了体材料、薄膜材料和纳米线材料的效应，提出纳米线是最有希望利用空间电荷限制输运的热电材料。
2012-09-27 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric power factor of pure and doped ZnSb via DFT based defect calculations
通过从头算模拟计算了纯p型ZnSb的功率因数，假设载流子浓度是由于本征锌空位的掺杂效应。随着空位浓度接近实验的溶解度极限，我们能够完美地再现多晶ZnSb样品中测得的功率因数。然后，该方法已成功地扩展到预测的ZnSb的热电性能上的非本征掺杂元素的效果。锗和锡似乎是有前途的p型掺杂元素。此外，我们给出，第一次，解释了为什么它是难以合成的多晶n型ZnSb样品。实际上，本征缺陷（锌空位）和掺杂元素（Ga或In）之间的补偿效应解释了将ZnSb转化为n型半导体所需的最佳（且相对高）掺杂剂浓度的存在。
2020-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Roles of Defects and Sb-doping in the Thermoelectric Properties of Full-Heusler Fe2TiSn
本文结合实验制备与DFT计算，揭示Fe2TiSn中铁空位主导本征p型掺杂、Sb取代引发n/p型补偿与磁性，并测得近室温优良热电性能。
2025-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Bipolar conduction asymmetries lead to ultra-high thermoelectric power factor
低带隙热电材料在高温下遭受双极效应，具有增加的电子热导率和降低的塞贝克系数，导致降低的功率因数和低ZT品质因数。在这项工作中，我们表明，存在较强的传输之间的不对称性的传导和价带可以允许高声子限制的电子电导率在有限的塞贝克系数值，从而大大增强功率因数。可以实现的功率因数与其最大单极对应物相比可以显著更大，从而允许ZT品质因数加倍。我们确定这种行为在低带隙的情况下，从半Heusler材料家族。使用这两个，先进的电子玻尔兹曼传输计算现实的材料能带结构，以及模型抛物线电子带，我们详细说明了确定这种效果的参数。然后，我们开发了一系列描述符，这些描述符可以指导机器学习研究在几乎原始的条件下识别具有非凡功率因子的此类材料。为此，我们测试了3000多个分析能带结构及其特征，以及120多个可能的描述符，以确定最有前途的那些，这些描述符包含：i）仅能带结构特征，以便于从材料数据库中识别，以及ii）能带结构和输运参数，这些参数提供了更高的相关性，但参数可用性可能有点稀缺。
2022-02-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Thermoelectric properties of Sm-doped BiCuSeO oxyselenides fabricated by two-step reactive sintering
在层状含氧化合物中，BiCuSeO由于其固有的低热导率和良好的热稳定性而成为热电应用中最有前途的候选者之一。然而，原始BiCuSeO相当差的导电性阻碍了其潜力。在Bi位单掺杂的热电性能的进一步提高是有限的，主要是由于载流子迁移率的急剧下降。因此，新的策略，如双掺杂或掺杂变价元素似乎是有前途的。与此同时，开发快速和可扩展的合成路线对于热电材料的工业规模制造至关重要。因此，在本文中，Bi $_{1-x}$ Sm $_{x}$ CuSeO样品（0 $\leq$ $x$ $\leq$ 0.08）已合成与一个简单的和可扩展的反应烧结过程。作为比较，Bi $_{1-x}$ Sm $_{x}$ CuSeO硒氧化物也通过传统的固态路线获得.我们的研究结果表明，Sm取代Bi的电导率增加了1.5 - 2倍，Seebeck系数降低了约1.4倍，在873 K的两个系列。总的来说，考虑到掺杂时晶格热导率的增加和未优化的功率因数，品质因数$zT$在掺杂时降低。
2022-04-10 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing high-temperature thermoelectric properties of PtAs2 by Rh doping
通过电阻率ρ、Seebeck系数S和热导率kappa的测量，研究了Rh掺杂对Pt_（1-x）Rh_xAs_2（x = 0，0.005和0.01）热电性能的影响. x = 0.005的样品表现出大的S和低的ρ，导致在440 K时的最大功率因数（S^2/ρ）为65 μ W/cmK^2。预测的PtSb 2的特殊形状的“波纹状平带”可以解释掺杂PtAs 2的增强的热电性能。
2013-09-04 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Pressure enhanced thermoelectric properties in Mg2Sn
采用修正的Becke和Johnson（mBJ）交换势，考虑自旋轨道耦合（SOC），研究了$\mathrm{Mg_2Sn}$的电子结构和热电性质与压力的关系.相应的$Γ$点的自旋轨道分裂值为0.47 eV，与实验值0.48 eV相符合。随着压强的增加，能带隙先增大后减小。在一定的掺杂范围内，随着压强的增加，n型功率因数随能带隙的变化趋势相同。计算结果表明，在临界压力以下，压力可以导致n型掺杂的功率因数显著增强，而在临界压力附近，相应的晶格热导率表现出相对较小的值。这些结果使我们相信，$\mathrm{Mg_2Sn}$的热电性能可以改善在n型掺杂的压力。
2016-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Widely tunable band gap in a multivalley semiconductor SnSe by potassium doping
SnSe是一种具有类似于黑磷层状晶体结构的IV-VI族单硫族化合物，由于其优异的热电性能和潜在的器件应用前景，近年来引起了人们的广泛关注。价带和导带的实验电子结构对于理解空穴与电子掺杂对热电性能的影响以及进一步揭示掺杂后带隙的可能变化至关重要。在这里，我们报告的多谷价带具有大的有效质量的半导体SnSe晶体，并通过电子掺杂揭示单谷导带，提供一个完整的热电物理图片。此外，通过钾沉积的电子掺杂，SnSe的带隙可以从1.2 eV到0.4 eV进行宽范围的调谐，为可调谐电子和光电子器件提供了新的机会。
2018-05-29 cond-mat.mtrl-sci
Doping dependence of thermopower and thermoelectricity in strongly correlated systems
在体材料和纳米复合材料中，电子和声子输运的理论模型极大地帮助了对具有高热电优值的半导体的研究。最近的实验研究了通过掺杂莫特绝缘体而得到的“强相关”材料中的热电输运，莫特绝缘体在没有掺杂的情况下的绝缘行为是由电子-电子排斥引起的，而不是像半导体那样由能带结构引起的。在这里，一个统一的理论，在原子和``海克斯''限制的电和热的传输是适用于了解最近的运输实验钴酸钠和其他掺杂莫特绝缘体在室温及以上。为了获得最佳的电子填充，一大类窄带宽相关材料的功率因数（热电优值的电子部分）在室温和室温以上时与最好的半导体一样高。
2006-09-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Topological Lifshitz transition-induced bipolarity of anomalous Nernst effect in kagome magnet YCo3
Zhejiang University of Technology（浙江工业大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University（南京大学先进微结构协同创新中心）
本研究通过温度诱导的拓扑Lifshitz转变，在kagome磁体YCo3中实现了异常Nernst效应的双极性调控，揭示了温度与磁性对Weyl节点拓扑和热电输出的直接控制。
2026-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of half-Heusler $\mathrm{ZrNiPb}$ by using first principles calculations
采用广义梯度近似（GGA）和GGA+自旋轨道耦合（GGA+SOC）方法研究了最近合成的半Heusler $\mathrm{ZrNiPb}$的电子结构和热电性质。计算结果表明，$\mathrm{ZrNiPb}$是一种间接带隙半导体。在常数散射时间近似下，半经典输运系数通过求解玻尔兹曼输运方程来实现。结果表明，SOC对功率因数的影响在p型掺杂中比在n型掺杂中更为明显，从而导致p型掺杂的不利影响。这可以通过考虑SOC对费米能级附近的价带和导带的影响来解释。计算了晶格热导率随温度的变化关系，室温下相应的晶格热导率为14.5 $\mathrm{W m^{-1} K^{-1}}$。通过比较实验输运系数与计算值，得到了散射时间为0.333 $\times$ $10^{-14}$ s。最后，通过选择合适的掺杂量，可以得到热电优值$ZT$，高温下$ZT$值可以达到0.30。半Heusler $\mathrm{ZrNiPb}$有可能通过点缺陷和晶界来降低晶格热导率，从而成为高效热电材料的潜在候选材料。
2016-03-27 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
Tuning the thermoelectric properties of SrTiO3 by controlled oxygen doping
我们报告的热电性能（塞贝克系数，热导率和电阻率）的轻掺杂单晶（001）取向的SrTiO 3（STO）。霍尔效应的测量结果表明，通过在严格控制的条件下对晶体进行真空退火，可以使每个晶胞中的电子掺杂量达到10^-5左右。陡峭的状态密度附近的费米能STO在这个掺杂水平（确认从头计算）保留了异常大的塞贝克系数，尽管在电子电导率增加了几个数量级。这种效应与由于空位无序散射导致的热导率降低相结合，使得STO（和其他材料）中的本征掺杂成为优化其热电品质因数的替代策略。
2012-11-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermoelectric properties of doped small molecule organic semiconductor films
研究了有机小分子掺杂薄膜的热电性能。各种主机和掺杂剂，为n型和p型掺杂，进行了比较。C $_{60}$ n-掺杂Cr $_2$（hpp）$_4$或o-MeO-DMBI-I被发现是最有前途的材料系统，在T $_\text{M}$ = 40°C时最大ZT $_\text{M}$ = 0.069，假设由于基于声子的热传输而具有与掺杂无关的热导率。该值是采用掺杂聚合物PEDOT：PSS的优化器件所报告的当前记录的16%。
2014-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Dynamic doping and Cottrell atmosphere optimize the thermoelectric performance of n-type PbTe
高的热电能量转换效率需要在宽的温度范围内具有大的品质因数zT。为了实现这一点，我们优化的载流子浓度的n型PbTe从室温到热端温度的共掺杂Bi和Ag。Bi是PbTe中有效的n型掺杂剂，通常在室温下导致过度的载流子浓度。正如密度泛函理论计算所揭示的，Bi和Ag缺陷复合物的形成被用来优化室温载流子浓度。在升高的温度下，我们演示了动态溶解的Ag 2 Te沉淀在PbTe原位加热在扫描透射电子显微镜。随着温度的升高，n型Ag材料的释放满足了热端处较高载流子浓度的要求。此外，其特征在于通过原子探针层析成像，银原子聚集沿平行位错阵列，形成科特雷尔气氛。这导致增强的声子散射并导致低的晶格热导率。作为动态掺杂和声子散射在装饰位错的协同作用的结果，在400和825 K之间，在n型Bi/Ag共掺杂PbTe中实现了1.0的平均zT。引入具有温度依赖性溶解度和与位错核心的强相互作用的掺杂剂使得能够同时优化平均功率因子和热导率，提供了在热电领域开发的新概念。
2022-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Theory of enhancement of thermoelectric properties of materials with nanoinclusions
基于金属/半导体界面能带弯曲作为电子的能量过滤器的概念，我们提出了一个理论，用于增强具有金属纳米夹杂物的半导体材料的热电性能。我们表明，塞贝克系数可以显着增加，由于强烈的能量依赖的电子散射时间。通过包括声子散射，我们发现，由于电子散射的增强ZT是重要的高掺杂，而在低掺杂，这主要是由于声子热导率的降低。
2008-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Bandgap-Dependent Doping of Semiconducting Carbon Nanotube Networks by Proton-Coupled Electron Transfer for Stable Thermoelectrics
本研究提出质子耦合电子转移（PCET）掺杂法，实现半导体单壁碳纳米管网络的带隙依赖p型掺杂，其掺杂水平受溶液pH和纳米管带隙调控，兼具环保性与空气稳定性，窄带隙样品功率因子可达传统方法水平。
2025-03-20 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermoelectric properties of orthorhombic group IV-VI monolayers from the first-principles calculations
二维（2D）材料可能在热电器件中具有潜在的应用。本文采用第一性原理计算和半经典Boltzmann输运理论，系统地研究了正交晶系IV-VI族$\mathrm{AB}$（A=Ge和Sn; B=S和Se）单分子膜的热电性质.自旋轨道耦合（SOC）被包括在研究它们的电子输运，产生可观察到的影响的功率因数，特别是对于n型掺杂。根据计算的$ZT$，四个单分子膜表现出不同的各向异性的热电性能，虽然他们有类似的铰链状晶体结构。GeS沿Z字形和扶手椅方向表现出最强的各向异性，而SnS和SnSe表现出各向同性的热电转换效率，这可以通过它们各自的功率因数、电子和晶格热导率的各向异性强度来理解。计算结果表明，对于GeS、SnS和SnSe，不同n型和p型载流子的$ZT$差别不大。结果表明，GeSe、SnS和SnSe在n型掺杂时表现出比GeS更好的热电性能，而SnS和SnSe在p型掺杂时表现出更高的热电转换效率。与许多二维材料相比，正交晶系IV-VI族单层$\mathrm{AB}$（A=Ge和Sn; B=S和Se）由于较高的功率因数和较低的热导率而具有更好的热电性能。本工作为进一步的实验研究奠定了基础。
2016-08-01 cond-mat.mtrl-sci
Size dependent thermoelectric properties of silicon nanowires
利用第一性原理紧束缚电子结构计算和玻尔兹曼输运方程，研究了硅纳米线（SiNWs）热电性能的尺寸依赖性.随着截面面积的增大，电导率缓慢增大，而塞贝克系数显著减小。这导致冷却功率因数随直径的快速降低。此外，品质因数也随着横向尺寸而减小。我们的研究结果表明，在热电应用中，小直径的NW是优选的。我们还预测，同位素掺杂可以显着提高ZT值。当29Si掺杂量为50%（28Si0.529Si0.5 NW）时，ZT可提高31%。
2009-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectric properties by Ir doping of PtSb2 with pyrite structure
研究了Ir掺杂对Pt_（1-x）Ir_xSb_2（x = 0，0.01，0.03和0.1）黄铁矿热电材料热电性能的影响。进行电阻率ρ、塞贝克系数S和导热系数kappa的测量。结果表明，从半导体行为没有Ir（x = 0）的金属行为在x = 0.01的突然变化。x = 0.01的样品表现出大的S和低的ρ，导致在400 K时的最大功率因数（S^2/ρ）为43 μ W/cmK^2。特殊的“布丁模”型电子能带色散可以解释金属态热电性能的增强。
2012-06-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
The Effect of Shallow vs. Deep Level Doping on the Performance of Thermoelectric Materials
众所周知，良好的热电材料的效率应该相对于掺杂浓度进行优化。然而，很少有人关注掺杂剂的能级的优化。掺杂有浅能级的热电材料在高温下由于少数载流子的激发而可能经历其品质因数的急剧降低，少数载流子的激发降低了塞贝克系数并增加了双极热传导。用深能级杂质掺杂可以延迟少数载流子的激发，因为它需要更高的温度来吸收所有掺杂剂。我们通过建模发现，根据材料类型和工作温度范围，需要不同的杂质水平（浅或深）来优化热电材料的效率。对于不同的材料，我们进一步阐明了带隙内杂质能级的最佳位置。我们的研究为热电材料选择最合适的掺杂剂提供了见解，以最大限度地提高器件效率。
2016-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Monolayer enhanced thermoelectric properties compared with bulk for BiTeBr
纳米结构被认为是获得优异热电性能的有效途径。本文采用第一性原理计算和半经典Boltzmann输运理论相结合的方法，研究了BiTeBr体材料和单层材料的热电性质，包括电子输运和声子输运。电子部分采用广义梯度近似（GGA）加自旋轨道耦合（SOC），声子部分采用GGA。研究发现，由于SOC对能带结构有明显的影响，SOC对电子输运系数有重要的影响。在p型掺杂中，单层材料在较宽的掺杂范围内具有比体材料更大的塞贝克系数，这有利于获得优异的热电性能。计算得到的室温下体材料的平均晶格热导率为1.71 $\mathrm{W m^{-1} K^{-1}}$，与实验值1.3 $\mathrm{W m^{-1} K^{-1}}$接近。计算结果表明，单层材料具有比块体材料更好的$ZT_e$和更低的晶格热导率，表明单层材料具有比块体材料更好的热电性能。由于声子寿命较短，单层材料的晶格热导率比体材料低。通过比较体相电导率的实验值和计算值，确定了$\times$ $10^{-14}$的散射时间为3.3 s。基于电子和声子输运系数，计算了体材料和单层材料的热电优值$ZT$。结果表明，室温下，单层膜的$ZT$峰值比体膜高，n型掺杂时单层膜的$ZT$峰值可达0.55，p型掺杂时单层膜的峰值可达0.75。这些结果表明，单层BiTeBr可能是一个潜在的二维（2D）热电材料，这可以刺激进一步的实验工作，合成单层BiTeBr。
2017-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Understanding and Control of Bipolar Doping in Copper Nitride
对于基于二极管的应用和晶体管技术，期望可以掺杂n型和p型的半导体材料。氮化铜（Cu 3 N）是一种亚稳态半导体，具有太阳能相关的带隙，据报道表现出双极掺杂行为。然而，更深入的理解和更好的控制机制背后的Cu 3 N的行为是目前缺乏的文献。在这项工作中，我们使用组合生长的温度梯度，以证明这两种导电类型的纯相，沉积的Cu 3 N薄膜。室温霍尔效应和塞贝克效应测量显示，在低生长温度（约35摄氏度）下，n型Cu 3 N的电子密度为10^17/cm ^3，在高生长温度（50-120摄氏度）下，p型Cu 3 N的空穴密度为10^15-10^16/cm ^3。两种类型的Cu 3 N的迁移率为~0.1-1 cm ^2/Vs。此外，温度依赖性霍尔效应测量表明，电离缺陷是p型膜中的重要散射机制。结合X射线吸收光谱和第一性原理缺陷理论，我们确定了V_Cu缺陷优先在p型Cu_3 N中形成，而Cu_i缺陷优先在n型Cu_3 N中形成。基于这些理论和实验结果，我们提出了一个动力学缺陷形成机制的双极掺杂Cu 3 N，这也是支持正电子湮没实验。总的来说，这项工作的结果突出了亚稳材料的缺陷物理学中的动力学过程的重要性，并提供了一个框架，可以应用时，考虑这种材料的性能一般。
2016-01-13 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical and experimental search for ZnSb based thermoelectric materials
我们报告了半导体锌锑热电材料的理论和实验相结合的搜索。三个新的掺杂元素（钠，钾和硼）的电子性质的影响进行了研究，以及通过密度泛函计算和玻尔兹曼输运理论得到的热电系数的载流子浓度和温度依赖性。掺杂元素引起的电子排列扭曲表现为原子周围的变形电荷密度。基于能带结构、态密度和输运性质，我们发现在ZnSb基质中Na和K的存在导致p型导电性略有改善，而B的取代导致n型掺杂。由于对获得n型ZnSb基材料的强烈需求，B0.01Zn0.99Sb结构已转移到实验室，以便通过直接熔融合成。用X射线衍射和扫描电镜对样品进行了表征。
2014-08-26 cond-mat.mtrl-sci
Ion-Exchange Doping of Semiconducting Single-Walled Carbon Nanotubes
本研究采用离子交换掺杂法系统改变半导体单壁碳纳米管薄膜的抗衡离子尺寸，探究其对热电性能的影响，发现大阴离子可提升电导率与掺杂稳定性，并用随机电阻模型解释了相关机制，为掺杂无序系统热电性能研究提供参考。
2025-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric transport properties of electron doped pyrite FeS2
本文通过第一性原理计算研究Co掺杂FeS2的热电性质，发现其热电势小于-50 μV/K，不适用热电应用，并揭示刚带近似高估热电势的缺陷。
2023-11-10 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle band structures and thermoelectric transport properties of p-type SnSe
我们采用密度泛函和多体微扰理论计算了低温Pnma和高温Cmcm相p型SnSe的准粒子能带结构和电子输运参数。Pnma相具有0.829eV的间接带隙，而Cmcm具有0.464eV的直接带隙。这两个阶段表现出多个本地带极值的能量范围内可比的热能的载体从全球极值。我们计算了单晶和多晶材料的电子输运系数，以了解以前的实验测量。我们还讨论了输运系数对掺杂浓度和温度的依赖性，以确定最佳热电性能的掺杂条件。
2014-06-04 cond-mat.mtrl-sci
Giant phonon softening and avoided crossing in aliovalence-doped heavy-band thermoelectrics
本研究发现异价掺杂可通过声子软化与免交叉效应高效降低热电半导体晶格热导率，在NbFeSb体系中10%Hf掺杂实现65%热导率下降，效果远超等电子合金化，为半导体热输运调控提供了新途径。
2023-03-20 cond-mat.mtrl-sci
Selenium direct doping obtained high-performance-n-type Bi2Te3-based thermoelectric materials with a wide temperature range
Advanced Ceramics Research Center, School of Materials Science and Engineering, Anhui University of Technology（安徽工业大学材料科学与工程学院先进陶瓷研究中心）；Institute of Energy, Hefei Comprehensive National Science Center (Anhui Energy Laboratory)（合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽能源实验室））；School of Chemistry and Materials Science, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学化学与材料科学学院）
通过高温熔炼结合退火工艺制备 n 型 Bi2Te3 基热电材料，研究硒掺杂量和退火对载流子浓度、双极效应抑制及热电性能的影响，为相关研究提供参考。
2026-06-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Bipolar doping in van der Waals semiconductor through Flexo-doping
本文提出一种基于原子力显微镜探针施加局部应力的Flexo掺杂技术，在MoS2中实现亚100纳米分辨率的p/n双极掺杂，并通过实验与DFT计算验证其机制及器件逻辑功能。
2025-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Significant reduction of lattice thermal conductivity in suspended graphene by charge doping
降低石墨烯的晶格热导率对于其热电应用至关重要。在高电子密度系统中，电子对声子的散射不小于其他声子对声子的散射。借助第一性原理计算，我们通过诱导电子-声子散射来研究石墨烯的晶格热导率。在实验可调的载流子密度下，我们发现$\sim 50\%$降低了200 K时的晶格热导率。本研究为石墨烯的潜在热电应用开辟了新的途径。
2019-08-07 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
Phonon Coupled Scattering Caused Ultralow Lattice Thermal Conductivity and Its Role in The Remarkable Thermoelectric Performance of Newly Predicted SiS2 and SiSe2 monolayers
为了实现高效率的热电转换，不仅需要改进材料的性能，而且需要预测和合成新的热电材料。本文利用密度泛函理论和玻尔兹曼输运方程对新近预测的IVA-VIA族二维半导体SiS 2和SiSe 2单层膜的热电性能进行了系统的研究。我们计算的晶格热导率（kph）是超低的，这导致非常高的热电优值（ZT）值为0.78（0.80）在500 K的SiS 2（SiSe 2）单层。超低的kph值归因于声学和低频光学分支的声子-声子耦合，这导致较大的散射、低群速度、较小的平均自由程和较短的声子寿命。从我们的研究中还发现，p型掺杂比n型掺杂更有效地获得最佳的功率因数（PF）和ZT。我们的理论研究表明，新预测的半导体SiS 2和SiSe 2单层可以是非常有前途的热电材料，用于制造高效率的热电发电机，将废热转换为电能。
2021-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric performance of P-N-P abrupt heterostructures vertical to temperature gradient
为了提高热电性能，提出了垂直于温度梯度的P-N-P突变异质结构模型。P-N-P异质结被认为是一种突变双极结晶体管，这是由于外部施加的温度梯度对耗尽层的影响。以Bi_2 Te_3和Bi_（0.5）Sb_（1.5）Te_3分别作为N型和P型热电材料为例，实现了在放大工作功率的同时，独立控制塞贝克系数和电导率的目的。计算结果表明，该模型的Seebeck系数可达3312 V/K，ZTmax值为45或425，是体材料和薄膜的几十倍甚至几百倍。
2020-09-23 cond-mat.mtrl-sci
Change-over of carrier type and magneto-transport property in Cu doped Bi2Te3 Topological Insulators
研究了Cu掺杂Bi_2Te_3拓扑绝缘体的结构、电阻率、热电势和磁输运性质。通过霍尔效应和热电功率测量，观察到Bi_2Te_3中Te位Cu掺杂引起的载流子从n型向p型的调谐。Cu的掺杂降低了载流子的迁移率，这说明费米能级从体导带向体价带移动。此外，在高磁场下，纯Bi_2Te_3的线性磁电阻（LMR）与时间反转对称性（TRS）保护的无带隙拓扑表面态有关，而Cu的掺杂破坏了TRS，使带隙开放，从而猝灭了LMR。
2016-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric enhancement in PbTe with K, Na co-doping from tuning the interaction of the light and heavy hole valence bands
研究了K和K-Na取代PbTe岩盐晶格中Pb原子的效应，以验证价带中共振态的发展可能提高热电功率的假设。结合高温霍尔效应、电导率和热导率的测量结果表明，K-Na共掺杂并不形成共振态，但可以控制PbTe中两个主要价带最大值的能量差。这导致了增强的带间相互作用与温度的上升和显着上升的p型PbTe的热电优值。实验数据可以用碲化铅价带的单带和双带模型的组合来解释，该模型依赖于在1-15 x 10^19 cm^-3范围内变化的空穴密度。
2010-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Effect of Chemical Doping on the Thermoelectric Properties of FeGa3
报道了化学掺杂金属间化合物窄带半导体FeGa 3的热电性能。在室温下，母体化合物具有小的带隙（Eg = 0.2 eV），载流子密度约为10（18）cm-3，大的n型Seebeck系数（S ~ -400 μV/K），表现出类似于电子晶体的行为。霍尔效应测量表明，化学掺杂显著增加了载流子密度，导致金属态，而塞贝克系数仍然保持相当大（~ -150 μV/K）。Fe0.99Co0.01（Ga0.997Ge0.003）3在390 K时具有最大的功率因数（S2/ρ = 62 μW/mK2）和相应的优值（ZT = 0.013）。
2011-03-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Band degeneracy, resonant level formation and low thermal conductivity in dilute In and Ga co-doped thermoelectric compound SnTe
本研究制备低浓度In/Ga共掺杂SnTe基热电材料，揭示Ga诱导能带收敛、In形成共振能级的机制，实现晶格热导率大幅降低，ZT值达本征SnTe的两倍。
2023-05-03 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
First Principles Study of Zn-Sb Thermoelectrics
本文报道了第一性原理LDA计算$β$ -Zn $_{4}$ Sb $_{3}$的电子结构和热电性质.该材料被发现是一种低载流子密度金属，具有复杂的费米表面拓扑结构和霍尔浓度对能带填充的非平凡依赖性。的能带结构是相当共价的，与良好的载流子迁移率的实验观察一致。带填充的变化的计算被用来提取的掺杂水平（带填充）从实验霍尔数。在这个能带填充，这实际上对应于0.1电子每22个原子晶胞，计算的热电势和它的温度依赖性是在很好的协议与实验。金属材料中的高塞贝克系数是显著的，并且部分地起因于实验带填充附近的费米学的强能量依赖性。改进的热电性能预测为较低的掺杂水平，对应于较高的Zn浓度。
1997-09-22 cond-mat.mtrl-sci
