Anomalous dependence of thermoelectric parameters on carrier concentration and electronic structure in Mn-substituted Fe2CrAl Heusler alloy
研究了Heusler合金Fe_（2-x）Mn_xCrAl（0<x<1）的高温热电性能。与母合金相比，在Fe位（x = 0.25）处取代12.5%Mn导致高温电阻率（\r{ho}）的显著增加和塞贝克系数（S）的增强。然而，当Mn的浓度增加到0.25以上时，注意到两个参数的量值的系统性递减。这些观察结果已被归因于（从理论分析）的带隙和电子结构的Fe 2CrAl与Mn取代的变化。由于不存在质量波动和晶格应变，在该系列Heusler合金中没有观察到热导率的显著变化。此外，S急剧改变其大小，随着从负到正的交叉超过900 K，这已被归因于在高温制度下空穴对电子的主导地位。在这一系列合金中，S和\r{ho}表现出强烈的依赖于载流子浓度和Fe/Mn和Cr原子之间的d-d杂化强度。
2021-07-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic Structure, Transport and Phonons of SrAg$Ch$F ($Ch$=S, Se, Te): Bulk Superlattice Thermoelectrics
本文报道了p型半导体SrAg $Ch$ F（$Ch$ =S，Se和Te）的电子结构、振动性质和输运性质的计算。我们发现软声子与低频光学分支相交的声学模式低于50 $cm^{-1}$，表明材料的热导率低。在价带最大值处和附近的带是高度二维的，这导致即使在高载流子浓度下也具有高的热电势，这是表明良好热电性能的组合。这些材料可以被看作是超晶格热电体的整体实现。
2015-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and thermoelectric properties of Fe2VAl: The role of defects and disorder
利用第一性原理计算，我们证明了Fe_2VAl是一种间接带隙半导体。我们的计算表明，它的，有时分配，半金属字符是不是一个内在的属性，但源于反位缺陷和网站的障碍，引入本地化的ingap和共振态改变电子性质接近带隙。这些状态对热电势S和功率因数PF=S^2σ有负面影响，降低了本征Fe_2VAl的良好热电性能。
2011-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the large thermoelectric power in oxygen-variable RBaCo_{2}O_{5+x} (R=Gd, Nd)
研究了GdBaCo_{2} O_{5+x}和NdBaCo_{2} O_{5+x}单晶在CoO_2面连续掺杂电子或空穴后的热电性能。热电响应和电阻率行为揭示了跳跃字符的运输在这两种化合物，提供了理解最近发现的显着分歧的塞贝克系数在x=0.5的基础。热电功率的掺杂依赖性表明，载流子的构型熵，增强了他们的自旋和轨道简并，在这些相关氧化物的大的热电响应的起源中起着关键作用。
2006-02-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electronic Origins of Large Thermoelectric Power Factor of LaOBiS2-xSex
我们研究了致密化LaOBiS 2-xSex的电输运性质，这构成了一个新的热电材料家族。功率因数随着Se浓度的增加而增加，即，Se取代导致电导率增强，而不抑制塞贝克系数。霍尔测量表明，低电阻率导致载流子迁移率的增加，载流子浓度的降低导致系统的塞贝克系数的大的绝对值。
2015-11-30 cond-mat.mtrl-sci
First-principles Modelling of SrTiO3 based Oxides for Thermoelectric Applications
采用第一性原理电子结构计算方法，研究了SrTiO_3基氧化物材料及其纳米结构的电子和热电性质，确定了具有高度各向异性电子能带的纳米结构。我们最近发现，高度各向异性的平坦色散带可以最大化热电功率因子，同时它们可以在体半导体中产生低维电子输运。虽然大多数考虑的纳米结构显示出这样的高度各向异性带，其预测的热电性能并没有改善的SrTiO 3。除了高度的各向异性特性，我们强调的重要性，参与运输的电子态的大重量和小的有效质量的载流子沿运输方向。这些要求在二元过渡金属氧化物中可能比在ABO 3钙钛矿氧化物材料中更好地实现。
2016-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport and specific heat of 1T- VSe2
本文报道了1 T-VSe_2（二硒化钒）的低温热电势、比热、电阻率和霍耳系数的测量结果。在110 K附近观察到电荷密度波（CDW）转变。测量了15 ~ 300 K温度范围内无公度和公度CDW区的热电功率。我们首次在VSe 2的比热中观察到CDW跃迁的弱异常。在较高温度下的电阻率和热电功率的线性温度依赖性表明正常的金属行为和电子-声子散射以上的CDW转变。正的热电势和负的霍尔系数，以及强烈的温度依赖性行为的CDW相建议的混合导电有关的强烈杂化的s-p-d带在这个化合物。
2010-02-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermoelectric studies of electronic properties of ferromagnetic GaMnAs layers
研究了铁磁Ga（1-x）Mn（x）As外延层（0.015<x<0.06）在宽温度范围内的热电功率、电导率和高场霍尔效应。热电功率分析给出了关于具有金属和非金属类型导电性的层中的载流子传输机制的信息，并允许确定费米能量和载流子浓度。在高温下（T>70 K），GaMnAs的热电势随温度的升高而线性增加。这表明存在简并空穴气，其费米能EF=220 ± 25 meV，几乎与Mn含量无关（0.02<x<0.05）。在较低的温度下，具有金属型导电性的GaMnAs层显示出对热电功率的额外贡献，其最大值接近居里温度。表现出绝缘电性能的层在低温下表现出1/T型的热电功率增加。
2004-09-24 cond-mat.mtrl-sci
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
N-Type Oxide Thermoelectrics Via Visual Search Strategies
我们讨论并提出了搜索策略，寻找新的热电组合物的基础上第一性原理电子结构和运输计算。我们说明他们的应用程序寻找潜在的n型氧化物热电材料。这包括基于电子能量等值面的可视化的屏幕。我们报告的化合物，显示出潜在的热电材料以及详细的性能，包括SrTiO 3，这是一个已知的热电，适当掺杂KNbO 3和金红石TiO 2。
2016-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Influence of the Anderson transition on thermoelectric energy conversion in disordered electronic systems
本文研究无序电子系统中安德森金属-绝缘体转变附近的热电能量转换，揭示热电与热弹性质的联系及电导率临界指数的作用，并表明在转变附近可获得较高热电优值。
2024-02-27 cond-mat.dis-nn 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
Modification of electronic structure and thermoelectric properties of hole-doped tungsten dichalcogenides
本文研究了具有多谷能带结构的层状二硫属化合物WSe_2的电子结构和空穴掺杂效应。通过能带结构计算和比热测量，从理论和实验上发现Te的引入改变了WSe_2的电子态。而在WSe_2中，价带最大值位于Gamma点，Te的引入相对于Gamma点提高了K点处的能带。此外，热输运测量揭示了在室温下的W_1-xTa_xSe_1.6Te_0.4比报道的W_1-xTa_xSe_2的热导率更小。然而，当接近900 K时，两个系统的热导率收敛，而在W_1-xTa_xSe_1.6Te_0.4中的电阻率大于在W_1-xTa_xSe_2中的电阻率，导致在W_1-xTa_xSe_1.6Te_0.4中的品质因数的可比较但略小的值。
2015-02-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Optimizing thermoelectric performances of low-temperature SnSe compounds by electronic structure design
最近报道了SnSe化合物在923 K下具有2.62的峰值热电优值系数（ZT），但是在低于750 K的温度下的ZT值相对较低。本文采用密度泛函理论计算了SnSe的电子结构，并研究了不同化学势下SnSe的电输运和热输运性质（或载流子密度）的计算结果表明，在675 K以下沿a_（10）和c轴的ZT值与文献报道的值一致，但是通过将载流子浓度优化到~3.6 × 1019 cm-3，沿b轴的方向的电流密度可以高达2.57。结果表明，在价带附近存在的离子-共价混合键和重-轻带重叠是其热电性能较高的原因
2015-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Electronic, optical and thermoelectric properties of sodium pnictogen chalcogenides: A first principles study
三元硫族化合物在光伏和热电器件中的应用是近年来的研究热点。我们研究了九种三元硫属化合物NaAX $_{2}$的结构、电子、光学和热电性质，其中A代表磷属元素（As、Sb和Te），X代表硫属元素（S、Se和Te）。基于密度泛函理论的计算产生以下结果：（i）声子色散曲线预测三种化合物NaAsS $_{2}$、NaSbS $_{2}$和NaSbSe $_{2}$在单斜C2/c结构中动态稳定，（ii）分层原子结构导致相应的电子和光学性质显示出高度的各向异性，（iii）A-X电子键合特征随着由原子尺寸失配引起的结构畸变而显著变化，因此直接影响稳定性，（iv）在稳定的化合物中观察到强吸收，在可见-UV范围内的系数范围为10 $^{4}$至10 $^{5}$ cm $^{-1}$，和（v）在这种材料中通常达到的载流子浓度下，显著高的塞贝克系数超过500 $μ$ V/K。从这些结果中，我们得出结论，NaAsS $_{2}$，NaSbS $_{2}$，和NaSbSe $_{2}$是合适的候选人的光伏，特别是在串联太阳能电池，和热电应用。实验合成和验证建议。
2020-01-03 cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure and Thermoelectric Prospects of Phosphide Skutterudites
基于第一性原理计算研究了磷化物方钴矿的高热电性能前景。我们发现化学计量的CoP_3不同于相应的砷化物和锑化物，因为它是金属的。因此，如果要实现高热功率，则必须修改能带结构。与锑化物类似，预期这可以通过用La填充来完成。对LaFe_4P_（12）的计算表明，La填充确实可以打开能隙，但价带太轻，在适当的载流子密度下不能产生合理的p型热电势; n型La填充材料可能更有利。
1999-03-10 cond-mat.mtrl-sci
High pressure effect on structure, electronic structure and thermoelectric properties of MoS$_2$
基于第一性原理密度泛函理论和Boltzmann输运理论，系统研究了高压对2 H-MoS $_2$的结构、电子结构和输运性质的影响.我们的计算表明，在25 GPa左右的结构变化率的各向异性消失，与实验数据一致。可以看到从范德华（vdW）到共价键的转换。同时，从能带结构计算，从半导体到金属的转变发生在25 GPa。我们的运输计算还发现压力增强的电导率和热电优值在很宽的温度范围内的显着值。本研究为利用静水压力提高MoS $_2$及其它过渡金属二硫属化合物的热电性能提供了一条新的途径。
2012-12-14 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric performance of materials with Cu$Ch_4$ ($Ch=$ S, Se) tetrahedra: Similarities and differences among their low-dimensional electronic structure from first principles
本文采用第一性原理计算方法，对含Cu $Ch_4$（$Ch=$ S，Se）四面体的材料，包括著名的热电材料BiCuSeO和四面体材料Cu $_{12}$ Sb $_4$ S $_{13}$的热电性能进行了比较理论研究。通过比较这些电子能带结构，我们发现，这些材料中的许多具有Cu- $t_{2g}$能带结构的准一维带色散和各向同性（二维层状化合物）附近的价带边缘的带色散。因此，影响热电性能的关键因素是前一种能带色散的各向异性和这两种能带色散的简并性。我们还发现，硫族元素轨道的大的延伸通常通过改善这两个因素或通过通过其形状的大的交替而超越这样的基本能带结构来改善其热电性能。硫族元素轨道的这种大的扩展可能部分源于四面体的各向异性Cu- $Ch$键几何形状。我们的研究揭示了材料与Cu $Ch_4$的有趣的相似性和差异，这为未来寻找高性能热电材料提供了重要的知识。
2018-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Selecting the suitable dopants: electronic structures of transition metal and rare earth doped thermoelectric sodium cobaltate
工程$Na_{0.75}CoO_2$被认为是实现高效热电系统的主要候选材料，可从废热中再生电力。在这项工作中，三个元素的最外层的电子配置，（1）一个开放的d壳层（Ni），（2）一个封闭的d壳层（Zn），（3）一个半填充的f壳层（Eu）与最大的未成对电子，概述了掺杂剂的电子和晶体结构的影响$Na_{0.75}CoO_2$。系统的$ab$ $initio$的密度泛函计算与$DMOL^3$软件包表明，当形成能$-2.35$ eV，$2.08$ eV的费米能级等于价带最大值时，取代Co的Ni和Zn更稳定。而Eu在取代形成能为$-2.64$ eV的Na时更稳定。由于这些结果与现有的实验数据表现出很大的和谐，他们提供了新的见解掺杂剂选择的基本原则，在高性能钴酸钠基多功能材料的开发中操纵的物理性能。
2019-02-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Quasi-One-Dimensional Electronic Nature of Ta4SiTe4 Underlying the Giant Thermoelectric Performance
Japan Atomic Energy Agency（日本原子力机构）；University of Tokyo（东京大学）；Kumamoto University（熊本大学）；Nagoya University（名古屋大学）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）
本研究通过实验揭示Ta4SiTe4的准一维电子特性，解释其巨热电性能的根源，并探讨电子维度性对热电性能的影响。
2026-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon coupling and electronic thermoelectric properties of n-type PbTe driven near the soft-mode phase transition via lattice expansion
IV-VI材料是一些最有效的块状热电材料，这是由于它们接近软模式相变，这导致低的晶格热导率。已经表明，PbTe的晶格热导率可以通过例如经由晶格膨胀使PbTe更接近相变而显著降低。然而，软声子模对这种系统的电子热电性能的影响仍然是未知的。使用第一性原理计算，我们表明，软区中心横向光学声子不恶化的电子热电性能的PbTe驱动接近相变通过晶格膨胀由于外部应力，从而提高热电优值。我们发现，光学形变势的变化很弱，接近相变的增加，但增加的人口和散射相空间的软声子模式。然而，带边附近的电子态和软光学声子之间的散射仍然相对较弱，即使非常接近相变。
2021-07-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Enhancement of the thermoelectric power by electronic correlations in bad metals: a study of the Kelvin formula
在许多强关联电子金属中，热电功率具有非单调的温度依赖性，并且其值比元素金属大几个数量级。开尔文提出了一个特别简单的表达式的热电势的温度依赖性的化学势。考虑了半填充各向异性三角晶格上的哈伯德模型，它是几类有机电荷转移盐的最小有效哈密顿量。有限温度Lanczos方法被用来计算的热功率的温度依赖性，使用开尔文公式。我们发现，电子相关显着提高的幅度的热电势，并导致非单调的温度依赖性。后者反映了从费米液体到坏金属的温度增加的交叉。虽然开尔文公式给出了一些实验结果的半定量描述，但它不能描述某些材料中热电势符号的方向依赖性。
2014-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Thermoelectric transport in molecular crystals driven by gradients of thermal electronic disorder
针对有机半导体热电理论不足的问题，开发量子动力学模拟方法揭示载流子波函数沿温度梯度的运动机制，发现热电子无序梯度驱动热电流产生，为改进Seebeck系数提供新途径。
2024-06-26 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
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
Investigation of the electronic and thermoelectric properties of Fe2 ScX (X = P, As and Sb) full Heusler alloys by using first principles calculations
本文报道了三种新的具有良好热电性能并有望在实验室合成的全Heusler合金。它们是Fe 2 ScP、Fe 2 ScAs和Fe 2 ScSb化合物。前两种化合物为间接带隙半导体，后一种化合物为半金属基态。Fe_2ScP和Fe_2ScAs的带隙分别为0.3和0.09eV。这些化合物显示出沿Γ -X方向存在平坦的导带，这表明了大的类电子有效质量，并且有望使化合物具有非常好的热电行为。在200 K时，Fe_2ScP、Fe_2ScAs和Fe_2ScSb化合物的Seebeck系数分别为-770、-386和-192 UNFV/K。在这些材料中的n型掺杂预期的最大功率因数（PF）。重掺杂的Fe 2ScP和Fe 2ScAs在宽的温度范围内具有PF>60，这与Bi 2 Te 3的PF相当，Bi 2 Te 3是众所周知的并且是商业上使用的最好的热电材料之一。目前的工作表明，这些材料在很宽的温度范围内可能的热电适用性。
2014-06-13 cond-mat.mtrl-sci
BoltzWann: A code for the evaluation of thermoelectric and electronic transport properties with a maximally-localized Wannier functions basis
我们提出了一个新的代码来评估热电和电子输运性质的扩展系统的最大本地化的Wannier函数基组。在常数弛豫时间近似下求解了均匀无限大系统的半经典Boltzmann输运方程，通过Wannier插值得到了能带能量和能带导数。由于Wannier函数的指数局部化，布里渊区积分可以以非常适中的计算成本实现非常高的精度。此外，在Wannier基础上的频带衍生物的解析表达式解决了任何问题时，可能会发生的衍生物附近的频带交叉评估。该代码在二进制和三进制方钴矿CoSb_3和CoGe_{3/2} S_{3/2}上进行了测试。
2013-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing thermoelectric figure-of-merit by low-dimensional electrical transport in phonon-glass crystals
低维电子输运和玻璃态声子输运是高效热电材料的两个重要组成部分，由此产生了热电研究的两个分支。一个侧重于控制电子输运在低维，而另一个多尺度声子工程的散装。最近的工作从这两种方法的结合中受益匪浅，例如，低维材料中的声子工程在这里，我们建议采用体声子玻璃晶体中的低维电子结构作为提高热电效率的替代方法。通过第一性原理电子结构计算和经典分子动力学模拟，我们发现$π$ - $π$堆积的双二噻吩并噻吩分子晶体是一个天然的候选者。这是由其化学键的性质决定的。没有任何优化的材料参数，我们得到了最大的室温品质因数，$ZT$，$1.48$在最佳掺杂，从而验证了我们的想法。
2015-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Low-Dimensional Transport and Large Thermoelectric Power Factors in Bulk Semiconductors by Band Engineering of Highly Directional Electronic States
热电技术有望解决能源问题，但其开发仍然受到低效率的阻碍。到目前为止，通过降低热导率已经取得了很大的改善，但通过最大化功率因数的改善较少。后者对能带结构提出了明显矛盾的要求：窄的能量分布和低的有效质量。纳米结构中的量子限制或共振态的引入被认为是解决这一悖论的可能方案，但成功有限。在这里，我们提出了一个原始的方法来满足这两个要求，在散装半导体。它利用一些轨道的高度方向性来设计能带结构，并产生一种类似于纳米结构中目标的低维传输，同时保持各向同性特性。使用第一性原理计算，理论概念证明在Fe $_2$ YZ Heusler化合物，产生的功率因数4-5倍，在室温下比经典热电。我们的发现是完全通用的，并合理化的替代化合物具有类似的行为搜索。除了热电，这些可能也与电子、超导或光伏应用有关。
2015-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric determination of electronic entropy change in Ni-doped FeRh
利用外加磁场下的低温热容实验，以及高温下的Seebeck效应和Hall系数测量，对Ni掺杂FeRh块状多晶中载流子的净熵变进行了实验研究.从热容数据中提取出电子熵变\(ΔS_{el}\approx8.9\) J\ kg \(^{-1}\) K \(^{-1}\)的值，而从塞贝克系数中获得高达4 J\ kg \(^{-1}\) K \(^{-1}\)的值。此外，塞贝克系数的分析允许跟踪的电子熵变化与所施加的磁场的演变。电子熵随外加磁场的增加而增加，在6 T时可达10%.
2018-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Thermoelectric Properties of Few-Layer Transition Metal Dichalcogenides
计算了1 ~ 4个单层的MoS $_{2}$、MoSe $_{2}$、WS $_{2}$和WSe $_{2}$的电子和热电性质。对于较少的层厚度，导带$K$和$Σ$谷以及价带$Γ$和$K$谷的近简并增强了n型和p型热电性能。层间杂化和能级分裂决定了谷最小值的$k_BT$内的模式数量如何随层厚度变化。在所有情况下，最大ZT与带边缘的$k_BT$内的最大近简并一致，这导致模式密度的最急剧的开启。出现这种最大值的厚度通常不是单层。从几个层到散装的过渡进行了讨论。所有材料和层厚度的有效质量、能隙、功率因数和ZT值均以表格形式列出。
2014-03-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Structure and Thermoelectric Properties of Half-Heusler Alloys NiTZ
本文基于密度泛函理论和Boltzmann输运方程研究了18价电子half-Heusler合金NiTZ的热电性能，发现NiScP、NiScAs、NiScSb为间接带隙半导体，在1200 K时ZT值分别达0.46、0.35和0.29，并指出适当掺杂可进一步提升性能。
2020-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Tuning of Electronic and Thermoelectric Properties by Epitaxial Strain in p-Type Sr-Doped LaCrO3 Transparent Thin Films
研究了外延应变对p型透明掺锶LaCrO 3薄膜的结构、电学和热电性能的影响。为此，高品质的全应变La 0.75 Sr 0.25 CrO 3（LSCO）外延薄膜生长在三个不同的（伪）立方（001）取向的钙钛矿氧化物衬底：LaAlO 3，（LaAlO 3）0.3（Sr 2AlTaO 6）0.7，和DyScO 3的分子束外延。LSCO薄膜和衬底之间的晶格失配引起了范围从-2.06%（压缩）到+1.75%（拉伸）的面内应变。电导率可以控制在2个数量级以上，范围从0.5 S/cm（拉伸应变）到35 S/cm（压缩应变）。因此，塞贝克系数S可以从127微V/K（压缩应变）到208微V/K（拉伸应变）以几乎2的因子精细地调节。有趣的是，我们表明，热电功率因数可以因此调整了近2个数量级。的压缩应变产生了显着的增强的3倍，2%的压缩应变相对于几乎放松的膜。这些结果表明，外延应变是一个强大的杠杆，以控制LSCO的电性能，并提高其热电性能，这是非常感兴趣的各种设备和关键应用，如热能采集器，冷却器，透明导体，光催化剂，和自旋电子存储器。
2021-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.app-ph
Thermoelectric Properties of Nanoscale three dimensional Si Phononic Crystal
研究了具有球形孔的n型纳米级三维Si声子晶体的热电性能。利用密度泛函理论和弛豫时间近似下的Boltzmann输运方程研究了电子输运系数、电导率、Seebeck系数和电子热导率。结果表明，在室温（300 K）下，3D Si PnC的电子输运系数与Si相比变化不大，电导率和热导率随载流子浓度的变化分别降低0.26 ~ 0.41和0.39 ~ 0.55，Seebeck系数与体Si相近.然而，具有球形孔的3D Si PnCs的晶格热导率通过分子动力学方法计算降低了500倍，导致ZT为0.76，这是多孔Si的约30倍。这项工作表明，3D Si PnC是一个有前途的候选人，高效率的热电材料。
2014-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Resonant States in the Electronic Structure of the High Performance Thermoelectrics AgPb$_{m}SbTe$_{2+m}$ ; The Role of Ag-Sb Microstructures
采用梯度修正密度泛函理论对一类新型四元化合物AgPb $_{m}SbTe$ {2+m}$的电子结构进行了从头算计算，发现它们具有优良的高温热电性能，在800 K时的优值ZT ~2.2.我们发现当Ag和Sb取代Pb时，PbTe体材料导带的价带顶和导带底附近出现共振态。这些状态可以用修饰的Te-Ag（Sb）键来理解。间隙附近的电子结构敏感地依赖于Ag-Sb原子的微观结构安排，这表明大的ZT值可能源于这些有序安排的性质。
2004-08-11 cond-mat.mtrl-sci
Lorenz Number and Electronic Thermoelectric Figure of Merit: Thermodynamics and Direct DFT Calculations
Wiedemann-Franz定律中包含的洛伦兹数（L）表示电子载流子的两个动力学参数的比率：电子对热导率（K_el）和电导率（σ）的贡献，并且可以表示为LT=K_el/σ，其中T是温度。我们证明了Lorenz数等于两个热力学量之比：电子热容（cel）和电化学电容（cN），通过LT= cel/cN，这是一个纯热力学量，因此它可以仅根据材料的电子态密度计算。结果表明，我们的洛伦兹数的热力学公式导致：i）众所周知的索末菲值L=pi^2/3（k_B/e）^2在低温极限，ii）德鲁德值L=3/2（k_B/e）^2在高温极限与自由电子气体模型，和iii）可能高于索末菲极限的值半导体。它也表明，纯电子的热电品质因数的贡献，可以直接计算使用高通量DFT计算，而不诉诸计算更昂贵的玻尔兹曼输运理论的电子热导率和电导率。
2022-12-02 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties and electronic structure of Cr(Mo,V)Nx thin films studied by synchrotron and lab-based X-ray spectroscopy
本文研究Cr(Mo,V)Nx薄膜的电子结构与热电性能，发现V合金化引入空穴可提高功率因子，而Mo合金化通过杂化增加费米能级态密度并降低Seebeck系数，揭示了N空位和合金化对热电性能的竞争调控机制。
2023-08-24 cond-mat.mtrl-sci
A topological transition-induced giant transverse thermoelectric effect in polycrystalline Dirac semimetal Mg3Bi2
为了实现热电能量转换，拓扑材料中大的横向热电效应是至关重要的。然而，拓扑电子结构与横向热电效应之间的一般关系仍然不清楚，限制了新型横向热电材料的合理设计。本文中，我们在多晶Mn掺杂Mg 3 +δ Bi 2材料中发现了拓扑跃迁诱导的巨横向热电效应，该材料具有相当大的横向热电势（617 uV/K）、功率因数（20393 uWm-1 K-2）、磁电阻（16600%）和电子迁移率（35280 cm 2 V-1 S-1）。高性能是由Mn掺杂的存在下，诱导从拓扑绝缘体到狄拉克半金属的转变的化学压力和无序效应的调制触发的。本文所描述的高性能多晶Mn掺杂Mg 3 +δ Bi 2通过拓扑相变增强横向热电效应，为横向热电材料的设计开辟了一条新的途径。
2022-11-19 cond-mat.mtrl-sci
Impact of strain-induced electronic topological transition on the thermoelectric properties of PtCoO$_2$ and PdCoO$_2$
采用第一性原理计算和半经典玻尔兹曼输运理论，研究了外延应变对PtCoO $_2$和PdCoO $_2$电子结构和输运性质的影响.相反，这两个系统的相当均匀的弹性响应，我们预测PtCoO $_2$的面外输运性质的应变，这是不存在于PdCoO $_2$的高灵敏度。在环境温度下，我们确定了热电势的相当大的绝对变化，从$-5\,$ \%压缩应变下的$-107\,μ$ V/K到$+5\,$ \%拉伸应变下的$-303\,μ$ V/K。这种显着的响应是有关的费米面，其中涉及在一个中等的压缩面内应变的两个额外的带交叉的明显变化。结合我们的运输结果与现有的实验数据的电气和晶格热导率，我们预测的热电优值高达$ZT$ $\,=\,$ $0.25$在$T$ $\,=\,$ $600\,$ K应变PtCoO $_2$。
2015-11-29 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of the electronic thermoelectric properties of bulk strained silicon-germanium alloys using the scattering relaxation times from first principles
本研究利用第一性原理方法计算单晶n型硅锗合金的电子热电性能，发现3%拉伸静水压应变在高温高掺杂下可使ZT提高50%，其增强机制在不同Ge组分下分别源于Lorenz数降低和Γ导带谷电子占据导致的电导率增加。
2019-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Stability and thermoelectric properties of transition metal silicides from first principles calculations
我们报告了一个从头算研究的稳定性和电子性质的过渡金属硅化物，以研究其潜在的高温热电应用。我们专注于M5Si3（M = Ta，W）族，其在高达约2000 °C下稳定。我们首先研究了这两种化合物的结构稳定性，然后利用电子态密度和莫特定律确定了平衡结构的热电势。我们发现，W5Si3有一个相对较大的热电势，但可能不够热电应用。
2011-11-02 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical investigation of electronic, optical and thermoelectric properties of tellurium doped barium titanate (BTO) through modified Becke Johnson exchange potential
采用基于密度泛函理论和玻尔兹曼输运理论的第一性原理计算方法，在WIEN 2K和BoltzTraP模拟程序中对Te掺杂BaTiO 3的稳定性、电子结构、光学和热电性质进行了研究。本研究采用LDA + TB-mBJ电位进行。计算了每种掺杂结构的形成能，以考察合成的稳定性和可行性。将Te掺杂到BaTiO 3中有效地降低了电子带隙，并且可以通过改变掺杂剂的量来控制带隙降低的水平。因此，提高了对可见光的吸收能力。我们的研究结果表明，所有的掺杂结构是显着的吸收性和生产性的光学吸收，超过105 cm-1的可见光范围内。此外，BaTiO 3在零频率下的介电常数比Te掺杂的BTO小：8.3%，而光学能隙通过增加Te浓度从3.692 eV减小到1.619 eV。然后，光学电导率和Urbach的参数进行了预测。的传输特性进行评估作为温度的函数。研究发现，随着材料的Seebeck系数和品质因数的增加，材料的电导率显著提高。我们的理论结果可用于热电和可见光光电器件的应用。
2022-02-15 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced thermoelectricity by controlled local structure in bismuth-chalcogenides
利用光电子能谱学、漫反射和X射线吸收等光谱技术研究了LaOBiS $_{2-x}$ Se $_x$热电材料的电子结构和局域结构。据发现，硒取代有效地抑制局部失真，这可能是负责的载流子迁移率增加连同电子结构的变化。结果表明，一种可能的方式来控制热电性能的调整这些材料的局部晶体结构。
2019-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport computation in thermoelectric materials: From ab initio scattering rates to nanostructures
本文开发了一套由三个软件包组成的热电材料电子输运计算流程，从从头算电子-声子散射率出发，经玻尔兹曼输运模拟，再到蒙特卡洛模拟纳米结构，兼顾精度与计算效率。
2023-07-25 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the electronic and phonon transport properties of thermoelectric material BiCuSeO: a first-principles study
利用第一性原理赝势方法和玻尔兹曼输运理论，对热电材料BiCuSeO的电子和声子输运性质进行了全面的研究。通过选择合适的交换相关能杂化泛函，我们发现该体系是半导体的，其直接带隙为~ 0.8eV，这与以前用标准泛函得到的结果有很大的不同。三维能带结构的详细分析表明，在价带最大值附近存在一个8的谷简并度，这导致了一个尖锐的态密度，并导致了一个大的p型塞贝克系数。此外，我们发现态密度有效质量大得多，导致非常低的空穴迁移率的BiCuSeO。另一方面，我们发现较大的原子位移参数的Cu原子，这表明，较强的非谐性BiCuSeO可能源于铜，而不是以前认为的Bi原子的晃动行为。
2016-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Understanding and Designing the Spin-Driven Thermoelectrics
虽然基于电子和声子特性工程的热电材料进展达到了一个平台，但增加自旋自由度有可能为替代热电材料开辟新的前景。在这里，我们提出的概念，目前的理解，和设计自旋驱动热电的指导方针。我们发现，自旋和热流之间的相互作用在熵输运通过载流子可以提供一个战略路径，以提高电子的热电势。经典的反铁磁半导体碲化锰（MnTe）被选为案例研究，由于其显着的自旋介导的热电性能。我们发现，虽然自旋无序散射降低了磁性材料中的载流子迁移率，自旋熵，磁振子，顺磁振子载流子阻力可以占主导地位，并显着提高热电功率因数，因此ZT。最后，根据目前的认识，提出了设计高性能自旋驱动热电材料的几点指导原则。
2021-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Universal Behavior of the Thermoelectric Figure of Merit, zT, vs. Quality Factor
为了提高热电材料的性能，必须改善其优值中的电学参数。在本文中，我们使用完整的，数值能带结构和解决波尔兹曼方程的弛豫时间近似使用能量依赖的散射时间通知第一原理模拟。通过改变电子-声子耦合的强度或晶格热导率，我们计算了热电优值zT与广义热电品质因数的关系。十几种不同的复杂的电子结构进行检查。令人惊讶的是，我们发现，在一个给定的品质因数，没有提供一个更好的品质因数比一个简单的，抛物线带和声学变形势散射的材料。这一意外的发现的定性参数。这种明显的普遍行为表明，即使对于复杂的电子能带结构，热电优值仅取决于电导率与热导率的比值;塞贝克系数和洛伦兹数不需要考虑。这一观察结果应该简化了对有前途的新材料的研究，但如果可以确定这种行为的例外情况，将开辟提高热电材料性能的新途径。
2018-12-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport descriptors for the rapid screening of thermoelectric materials
用于热电能转换的新型材料的发现有可能通过数据驱动的筛选与高通量计算相结合来加速。提高成功选择候选材料的效率的一种方法是通过使用传输描述符对其进行评估。使用数据驱动的筛选，我们在三角ABX2家族中选择了12个潜在的候选者，然后从第一原理进行电荷传输性质模拟。结果表明，在这些材料中的载流子散射过程中占主导地位的电离杂质和极性光学声子，通常假设的声学声子为主的散射相反。结合基于三声子散射的热导率计算，我们预测p型AgBiS2和TlBiTe2作为潜在的高性能热电材料在中温范围内用于低品位废热收集，预测zT在500 K时大于1。使用这些数据，我们进一步推导出基态载流子迁移率和热电功率因子的传输描述符。除了低载流子质量之外，高介电常数被发现是实现高载流子迁移率的重要因素。建立了介电常数与传输性能之间的二次相关性，并与文献进一步验证。展望未来，介电常数可以作为一个独立的调谐旋钮，用于改善热电性能。
2021-01-09 cond-mat.mtrl-sci
Effect of strain on electronic and thermoelectric properties of few layers to bulk MoS$_{2}$
MoS $_2$的电子和热电性质对外加应变的敏感依赖性在应变电子学的新兴领域开辟了各种应用。使用基于第一性原理的密度泛函理论计算，我们表明，可以通过施加i）正常压缩（NC），ii）双轴压缩（BC），和iii）双轴拉伸（BT）应变来调整几层的MoS $_2$的带隙。在所有三种类型的应变下观察到可逆的半导体到金属转变（S-M转变）。在NC应变的情况下，发生S-M转变的阈值应变随着层数的增加而增加，并且对于体块变得最大。另一方面，在BC和BT应变下，S-M转变的阈值应变随着层数的增加而减小。不同类型的施加应变的S-M转变的机制的差异进行了解释。此外，还利用Botzmann输运理论研究了应变类型和层数对输运性质的影响。我们优化的传输性能作为层数和施加的应变的函数。3L-和2L-MoS $_2$分别在NC和BT应变下成为最有效的热电材料。计算的热电势很大，可以与一些最好的热电材料相媲美。这三种类型的应变的可行性之间的比较进行了讨论。
2014-07-29 cond-mat.mtrl-sci
Electron-vibration effects on the thermoelectric efficiency of molecular junctions
在室温下的线性制度的非平衡绝热方法内的热电性能的分子结模型，适合于大分子，如富勒烯，进行了研究。一个自洽的计算实现电子和声子的热导表明，两者都增加与列入电子振动耦合。此外，我们表明，从Wiedemann-Franz定律的偏差逐渐减少时，增加电子和振动自由度之间的相互作用。因此，结热电效率由于电子-振动耦合而大大降低。即使如此，对于实际的参数值，热电优值仍然可以具有单位数量级的峰值。最后，在非共振电子制度，我们的结果进行了比较，这是准确的低分子电子密度的方法。我们给出的证据表明，在这种情况下，额外的量子效应，不包括在本工作的第一部分，不影响显着的结热电性能在任何温度制度。
2014-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Structural, elastic, electronic, magnetic and thermoelectric properties of new quaternary Heusler compounds CoZrMnX (X=Al, Ga, Ge, In)
我们利用第一性原理计算研究了新型四元Heusler化合物CoZrMnX（X =Al，Ga，Ge，In）的结构、弹性、电子、磁性和输运性质.结果表明，所有的四元Heusler化合物均为稳定的（I）型结构。CoZrMnX是弹性稳定且相对硬的材料。发现CoZrMnAl、CoZrMnGa和CoZrMnIn在性质上是可延展的，而CoZrMnGe是脆性的。所有化合物的德拜温度都比较高。电子结构计算表明，CoZrMnAl是近半金属半导体，CoZrMnGa和CoZrMnIn是金属半导体，CoZrMnGe是窄的间接带隙半导体.计算的磁性意味着CoZrMnAl，CoZrMnGa和CoZrMnIn是铁磁性的，而CoZrMnGe是非磁性材料。CoZrMnAl是高度自旋极化的（96%），而CoZrMnGe是非自旋极化的。由于CoZrMnGe的半导体性质，其Seebeck系数（S）较高（650 K时为-106 μV/K）。计算得到CoZrMnGe在600 K时的热电优值为0.1，CoZrMnIn在900 K时的热电优值也为0.1。我们希望这些有趣的结果能启发实验工作者合成新的四元Heusler化合物CoZrMnX（X =Al，Ga，Ge，In）。
2018-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Flat electronic band structure and anisotropic optical, mechanical, and thermoelectric properties of two-dimensional fullerene networks
以富勒烯等纳米团簇为单元构建二维拓扑结构具有很大的挑战性。在这里，我们提出了三种桥接富勒烯单层膜，并全面研究了实验合成的新型富勒烯单层膜Zheng等人，[Nature 606，507-510（2022）]通过现有技术的第一性原理计算。结果表明，α-C60 -2D的直接带隙为1.49 eV，其导带底平坦，接近实验值，在长波紫外区具有强吸收的光学线性二向色性，小的各向异性杨氏模量，大的空穴迁移率和中低温下的Seebeck系数。此外，发现Li离子在α-C60 -2D中容易沿着X路径迁移。结果表明，α-C60 -2D的光学、力学、电学和热电性能的各向异性源于C60团簇之间的非对称桥联排列。我们的研究有望在不同领域的单层富勒烯网络的潜在应用。
2022-07-20 cond-mat.mtrl-sci
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
Semi-metals as potential thermoelectric materials: case of HgTe
最好的热电材料被认为是重杂质半导体。带隙的存在被认为是必不可少的，以实现大的热电功率因数和品质因数。在这项工作中，我们研究碲化汞作为一个例子半金属具有竞争力的热电性能。我们采用从头计算与混合交换相关泛函精确地描述电子能带结构结合玻尔兹曼输运理论来研究电子输运性质。我们表明，本征碲化汞，其电子和空穴的质量有很大的差距，半金属，具有较高的热电功率因数，是最知名的热电材料相媲美。我们还使用第一性原理计算计算晶格热导率，并评估整体品质因数。最后，我们制备了半金属碲化汞样品，并表征了它们的输运性质。结果表明，理论计算与实验数据吻合较好
2018-01-12 cond-mat.mtrl-sci
