Atomically sharp 1D SbSeI, SbSI and SbSBr with high stability and novel properties for microelectronic, optoelectronic, and thermoelectric applications
在具有低源极到漏极电流的晶体管尺寸的缩放中，高度期望具有某些电子特性的1D半导体。通过第一性原理计算，我们发现了三种具有高稳定性和新颖电子性质的一维材料SbSeI，SbSI和SbSBr。这些一维材料的动力学和热稳定性进行了研究。由于量子限制，体到1D的转变导致带隙、有效质量和静态介电常数的急剧变化，使得1D SbSeI成为栅极长度短于1 nm的晶体管的非常有前途的沟道材料。在小的单轴应变下，这些材料从间接带隙半导体转变为直接带隙半导体，为光电子器件和机械传感器铺平了道路。此外，这些材料的热电性能比它们的本体对应物显著提高。最后，我们证明了合成这种原子尖锐的V-VI-VII化合物的实验可行性。这些非常理想的性能使SbSeI，SbSI和SbSBr有前途的一维材料在未来的微电子，光电子，机械传感器和热电应用。
2017-03-16 cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic and thermoelectric properties of Ba3DN (D = Sb, Bi): A DFT investigation
采用密度泛函理论（DFT）研究了六方反钙钛矿Ba $_3$ DN（D = Sb，Bi）的光电和热电性质.计算得到的两种化合物的平衡晶格参数与已有的数据符合得很好。电子结构的计算表明，它们是直接带隙半导体，Ba 3SbN和Ba 3BiN的带隙分别为1.35和1.33 eV。自旋-轨道效应的引入使Ba $_3$ BiN的导带分裂，带隙大大减小。这两种化合物具有高的吸收系数，显著高于GaAs的吸收系数并且接近于硅的吸收系数。Ba $_3$ SbN和Ba $_3$ BiN的静态折射率分别为~2.8和3.26。我们预测这两种材料都适合于高效太阳能电池。这两种化合物都表现出高塞贝克系数和高功率因数。我们的分析预测，所研究的材料是热电器件应用的潜在候选者。
2018-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Rare-Earth Engineering of NaAlO3 Perovskites Unlocks Unified Optoelectronic, Thermoelectric, and Spintronic Functionalities
本研究通过第一性原理计算发现，稀土掺杂NaAlO3钙钛矿可显著缩小带隙、实现半金属或半导体特性，并增强热电性能，为多功能器件应用提供新平台。
2025-10-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Eco-friendly Bismuth Based Double Perovskites X$_2$NaBiCl$_6$ (X=Cs, Rb, K) for Optoelectronic and Thermoelectric Applications: A First-Principles Study
由于能源短缺和传统化石燃料发电机制的各种严重不利影响，光伏和热电材料被认为是构建非传统，高效，环保发电组合的潜在候选人。铅基钙钛矿已经成为用于此类应用的高效、大量可用且低成本的材料，但存在两个主要挑战，即化学不稳定性和有毒铅浸出的危险，这可能严重影响环境和人类健康。因此，在寻找无铅钙钛矿时，用铋和钠等环保元素代替铅可能是一个很好的策略。铋具有与铅非常相似的电子性质，因此它提供非常有效的钙钛矿。因此，本文采用第一性原理方法研究了含Bi双钙钛矿X $_2$ NaBiCl $_6$（X=Cs，Rb，K）的结构、光电和热电性质。由于该材料在紫外区（10 eV-30 eV）具有显著的吸收峰，低反射率（5-7%）和高电导率，因此在光电应用如紫外传感器和探测器方面具有吸引力。除了诱人的光电特性外，正在研究的化合物具有接近1的品质因数，因此这些化合物也有希望用于热电应用。
2022-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Ultralow lattice thermal conductivity and high thermoelectric performance near room temperature of Janus monolayer HfSSe
二维过渡金属双硫族化合物（TMDCs）由于具有良好的带隙可调性、低维性以及电导率和晶格热导率的良好结合，近年来在高温下显示出巨大的潜力。利用密度泛函理论和Boltzmann输运方程，对二维单层HfS 2，HfSe 2及其Janus单层HfSSe的电子和热电性能进行了第一性原理计算.热力学稳定性的所有三种结构已被证实从声子色散曲线。计算了300 K、400 K和500 K下的热电参数，如塞贝克系数、功率因数和电导率。室温下的晶格热导率已被发现在单层HfS 2，HfSe 2和HfSSe Janus单层相比，非常流行的TMDC，如MoS 2和WS 2非常低。由于HfSSe具有很低的群速度和很短的声子寿命，在室温下，Janus单层HfSSe的晶格热导率为0.36W/mK，低于单层HfS 2和HfSe 2的晶格热导率。在Janus单层HfSSe中的这种超低晶格热导率导致在室温下接近1的值的非常高的热电品质因数。通过构建HfS 2和HfSe 2的Janus单分子膜，热电性能得到显著提高.我们的理论研究预测，Janus单层HfSSe可以成为制造下一代可穿戴热电发电机的革命性候选者，将人体热量转化为电能。
2020-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Defect-Engineered Multifunctionality in Cu-Doped Bi2Te2: Interplay of Thermoelectric, Piezoelectric, and Optoelectronic Properties from First-Principles Insights
University of West Bohemia（西波希米亚大学）；Riphah International University（里帕赫国际大学）；Northern Border University（北部边界大学）
铜掺杂Bi₂Te₃通过缺陷工程增强其热电、压电和光电子性能，为混合能源收集和红外探测提供多功能材料。
2025-12-12 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Mechanical, optoelectronic and thermoelectric properties of half-Heusler p-type semiconductor BaAgP: A DFT investigation
我们首次利用基于密度泛函理论的计算方法研究了p型半Heusler化合物BaAgP的力学、电学、光学和热电性质。通过研究玻恩稳定性判据和声子色散曲线，证实了该化合物的力学稳定性和动力学稳定性。它是柔软的、可延展的和弹性各向异性的。沿a轴的原子成键比沿c轴的强。电子结构的计算表明，所研究的化合物是一个间接带隙半导体。电荷密度分布图和Mulliken布居分析表明BaAgP中的成键是共价键和离子键的混合。光学特性证实BaAgP是光学各向异性的。该化合物在可见光至紫外光范围内的高吸收系数和低反射率使其成为太阳能电池和光电子器件应用的可能候选者。通过求解玻尔兹曼半经典输运方程计算了其热电性能。在1000 K下沿a轴的计算功率因数为35.2 micro-W/cmK ~ 2（τ =10 ~（-14）s），这是SnSe的约3.5倍，SnSe是一种有前途的层状热电材料。BaAgP的热电优值ZT为0.44，这是由于高导热性而小的。因此，降低BaAgP的热导率是提高其热电性能的关键。
2020-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric transport in monolayer SnSe from first-principles calculations
电子晶体和声子玻璃被认为是理想热电材料的两个基本要素，它们既要求增强的电子输运，又要求抑制的声子输运。由于电子与声子之间的强相互作用，这两种特性在完全体半导体中通常不能共存。将纳米结构引入到块状热电材料中长期以来一直应用于允许不同的声子散射机制以降低晶格热导率，同时保持电导率不变。然而，一些二维材料却相反。在这里，我们提出了一个例子，单层SnSe引入最近新研究的大块热电材料SnSe。通过第一性原理电子结构计算和玻尔兹曼输运理论，我们表明，单层SnSe的晶格热导率反而高于体SnSe的，从而导致与体相比，降低热电优值。此外，我们还发现单层SnSe的各向异性水平降低，电子掺杂可以看到更好的热电性能。
2016-06-28 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
A comparative study of the thermoelectric performance of graphene-like BX (X= P, As, Sb) monolayers
采用第一性原理计算和玻尔兹曼理论研究了类石墨烯磷化硼（BP）、砷化硼（BAs）和锑化硼（BSb）单层的电子和声子输运性质.通过考虑声子-声子散射和电子-声子散射，我们证明了BAs和BSb单分子膜中强的键非谐性可以显著地抑制声子的弛豫时间，但几乎不影响电子的弛豫时间.因此，这两个系统表现出可比的功率因数与BP单层，但低得多的晶格热导率。因此，在优化的载流子浓度下，在BAs和BSb单层中可以实现高于3.0的最大ZT值。有趣的是，在BSb单层中沿着扶手椅方向观察到非常相似的p型和n型热电性能，这在具有可比效率的热电模块的制造中至关重要。
2019-02-28 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric properties of $β$-As, Sb and Bi monolayers
具有类石墨烯弯曲结构的VA族元素（As、Sb、Bi）的单层半导体提供了实现纳米级电子、光电和热电器件的潜力。受最近制备的Sb单层的启发，我们采用第一性原理计算和半经典Boltzmann输运理论相结合的方法，系统地研究了$β$ -As，Sb和Bi单层的热电性质.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，SOC对它们的电子结构有重要的影响，特别是对于Bi单层膜，它可以引起可观察到的SOC效应的电子输运系数。更具体地，SOC不仅对电子输运系数具有不利影响，而且还产生增强效应。计算得到的晶格热导率从As到Bi单层逐渐减小，对应的室温薄片热导率分别为161.10 $\mathrm{W K^{-1}}$、46.62 $\mathrm{W K^{-1}}$和16.02 $\mathrm{W K^{-1}}$，除以2D材料的厚度可以换算成常见的晶格热导率。Bi单分子膜的薄层热导率低于其他二维材料，如半导体过渡金属二硫属化物单分子膜和正交IV-VI族单分子膜。采用一系列散射时间来估计热电优值$ZT$。结果表明，对于As和Bi单分子膜，n型掺杂比p型掺杂具有更好的热电性能，而在Bi单分子膜中，n型掺杂和p型掺杂的热电性能相差不大，但存在$ZT$。这些结果可以激发进一步的实验工作，为基于VA族单元的单层热电器件的研究开辟新的领域。
2017-02-09 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 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
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
Predicted Janus monolayer ZrSSe with enhanced n-type thermoelectric properties compared with monolayer $\mathrm{ZrS_2}$
类似于在光电、压电和热电方面有广泛应用的过渡金属二硫属化物（TMD）单分子膜，通过用S原子取代$\mathrm{MoSe_2}$中的Se原子层，成功地合成了Janus MoSSe单分子膜。在这项工作中，Janus单层ZrSSe提出了从头计算。对于电子部分，采用广义梯度近似（GGA）加自旋轨道耦合（SOC）作为交换关联势，而对于晶格部分，采用GGA。计算结果表明，ZrSSe单分子膜是动态和机械稳定的，这表现出机械灵活性，由于小的杨氏模量。发现ZrSSe单层膜是一种间接带隙半导体，带隙为0.60 eV。用半经典Boltzmann输运理论研究了ZrSSe单分子膜的电子和声子输运。在n型掺杂中，由于导带的相似轮廓，ZrSSe和$\mathrm{ZrS_2}$单层之间的$ZT_e$几乎相同。ZrSSe单层的p型$ZT_e$低于$\mathrm{ZrS_2}$单层，这是由于ZrSSe的自旋轨道分裂比$\mathrm{ZrS_2}$单层大。ZrSSe单层的室温薄层热导率为33.6 $\mathrm{W K^{-1}}$，低于$\mathrm{ZrS_2}$单层的47.8 $\mathrm{W K^{-1}}$。与$\mathrm{ZrS_2}$单层膜相比，ZrSSe单层膜的低热导率主要是由于ZA模的群速度小和声子寿命短。综合考虑它们的$ZT_e$和晶格热导率，ZrSSe单层可能比$\mathrm…
2017-12-25 cond-mat.mtrl-sci
Rhodium based half-Heusler alloys as possible optoelectronic and thermoelectric materials
基于密度泛函理论和半经典Boltzmann理论，我们研究了18价电子数铑基半Heusler合金的结构、弹性、电学、光学和热电性质，重点研究了RhTiP、RhTiAs、RhTiSb和RhTiBi的结构、弹性、电学、光学和热电性质。这些系统的声子色散曲线中没有虚频，证明它们是结构稳定的。RhTiP在性质上是可延展的，而其他是脆性的。合金被发现是半导体的间接带隙范围从0.94至1.01 eV。我们的计算表明，这些材料在紫外和可见光区具有高的吸收系数和光学电导率。在考虑热电性时，我们发现$p$ -型掺杂更有利于提高热电性能。功率因数与$p$型掺杂的计算值是可比的一些报告的半Heusler材料。RhTiBi的最佳品质因数\zt \是$\sim1$，表明其是热电应用的有希望的候选者，而具有0.38至0.67之间的最佳\zt \值的RhTiP、RhTiAs和RhTiSb是用于热电装置的可能候选者。
2021-05-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
Optoelectronic and Thermoelectric Properties of High-Performance AlSb Semiconductors
S.U. Umarov Physical-Technical Institute of NAST（S.U. 乌马罗夫物理技术研究所 (NAST)）；School of Optoelectronic Engineering & CQUPT-BUL Innovation Institute, Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学光电工程学院及CQUPT-BUL创新学院）；Tajik National University（塔吉克斯坦国立大学）
本文通过第一性原理研究AlSb在立方和六方相的光电及热电性质，揭示其带隙、光学响应及热电性能，强调Sb d电子效应的准确处理对预测性能的重要性。
2026-04-07 cond-mat.mtrl-sci
Potential 2D thermoelectric materials ATeI (A=Sb and Bi) monolayers from a first-principles study
大量的二维材料在理论上得到了预测，并在实验中得到了进一步的证实，在纳米电子、光电和热电器件中有着广泛的应用。本文基于半经典玻尔兹曼输运理论，系统地研究了ATeI（A=Sb和Bi）单层膜的热电性质。研究发现，自旋轨道耦合（SOC）对p型掺杂的电子输运系数有重要影响，而对n型掺杂的电子输运系数影响不大。SbTeI的室温薄片热导率为14.2 $\mathrm{W K^{-1}}$，BiTeI的室温薄片热导率为12.6 $\mathrm{W K^{-1}}$，其低于最公知的2D材料之一，例如过渡金属二硫属化物、IV-VI族、VA族和IV族单层。通过对群速度和声子寿命的分析，发现ATeI（A=Sb和Bi）单层的薄层热导很低主要是由于群速度小。结果表明，高频光路对总热导率的贡献很大，这与通常的光路贡献很小的情况有明显的不同。根据声子平均自由程（MFP）的累积晶格热导率，很难通过纳米结构进一步降低晶格热导率。最后，计算了ATe I（A=Sb和Bi）单分子膜的热电优值$ZT$。结果表明，p型掺杂比n型掺杂具有更好的热电性能，室温下，SbTeI的峰值$ZT$可达1.11，BiTeI的峰值可达0.87。这些结果使我们相信，ATeI（A=Sb和Bi）单分子膜可能是潜在的二维热电材料，并可以刺激进一步的实验工作，以合成这些单分子膜。
2017-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Pd$_{2}$Se$_{3}$ Monolayer: A Promising Two Dimensional Thermoelectric Material with Ultralow Lattice Thermal Conductivity and High Power Factor
高功率因数和低晶格热导率是高效热电材料的两个基本要素。虽然过渡金属二硫属化合物的单层膜具有高的功率因数，但高的晶格热导率显著地阻碍了它们的实际应用。我们的第一性原理计算表明，这两个成分都很好地满足在最近合成的Pd $_{2}$硒$_{3}$单层，其晶体结构是由[硒$_{2}$ ] $^{2-}$二聚体，硒$^{2-}$阴离子，和Pd $^{2+}$阳离子在正方形平面的方式协调。我们对三阶原子间力常数的详细分析表明，与[Se $_2$ ] $^{2-}$二聚体相关的非谐性和软声子模导致Pd $_{2}$ Se $_{3}$单层的超低晶格热导率（300 ° K时，沿$a$ -和$b$ -轴的$^{-1}$ K $^{-1}$分别为1.5和2.9 Wm），其与诸如PbTe的高性能体热电材料的那些相当。此外，“布丁模具”型能带结构，造成的Pd $^{2+}$（$d^{8}$）的阳离子在一个正方形的平面晶场配位，导致高功率因数的Pd $_{2}$ Se $_{3}$单分子膜。因此，在中等载流子浓度下，可以实现具有相当高的$zT$的电子和空穴掺杂的热电材料，这表明Pd $_{2}$ Se $_{3}$是一种有前途的二维热电材料。
2018-04-18 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric effects in selfsimilar multibarrier structure based on monolayer graphene
热电效应近年来引起了物理学家和工程师的广泛关注。在这项工作中，我们探索的自相似模式的单层石墨烯基结构的热电效应，通过使用量子相对论狄拉克方程。传输矩阵法被用来计算传输系数。Landauer Buttiker形式主义和Cutler Mott公式被用来计算电导，塞贝克系数和功率因数。在输运和热电性质中，我们发现了自相似行为和世代之间的比例因子。此外，我们实现这些规模不变性一般缩放规则。我们提出了一个新的分析证明的自相似性塞贝克系数。这些发现可以为实验工作者开发热电器件开辟广阔的前景。
2020-12-03 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
High-performance Thermoelectric Monolayer γ-GeSe and its Group-IV Monochalcogenide Isostructural Family
本文通过第一性原理与玻尔兹曼输运理论研究发现，单层γ-GeSe及其同构家族γ-GeX具有优异热电性能，其中γ-GeSe在300-600 K下n型掺杂ZT值可达1.13-2.76，是一种有前景的中温热电材料。
2023-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Strain induced large enhancement of thermoelectric figure-of-merit ($ZT\sim 2$) in transition metal dichalcogenide monolayers ZrX$_2$ (X= S, Se, Te)
二维IV族过渡金属二硫属化物具有令人鼓舞的热电应用，因为它们的电子和晶格性质可以用应变来操纵。本文采用第一性原理方法研究了ZrX $_2$（X = S、Se、Te）的热电参数，如电导率、Seebeck系数、电驰豫时间以及模式对晶格热导率的贡献。我们的计算表明，由于拉伸应变，功率因数增加，同时降低晶格热导率，从而提高热电优值。拉伸应变使带隙变宽，这对应于更高的功率因数。晶格热导率由于面外声子模的硬化而降低，从而降低非谐散射寿命并增加热电优值。
2020-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical, Optical and Thermoelectric Properties of Janus BiTeCl Monolayer
基于密度泛函和玻尔兹曼输运理论，本文研究了Janus BiTeCl单层的力学、光学和热电性质，发现其具有高载流子迁移率、各向同性力学行为及低热导率，在300-500 K下ZT达0.43-0.75，是光电与中等温度热电应用的潜在材料。
2023-05-19 cond-mat.mtrl-sci
High thermoelectric performance originating from the grooved bands in the ZrSe3 monolayer
低维层状材料由于其广泛的物理化学性质和在电子器件中的潜在应用而引起了人们的极大关注。采用考虑准粒子自能修正和玻尔兹曼输运理论的第一性原理方法，研究了ZrSe 3单分子膜的电子输运性质，在电子-声子耦合的框架下精确计算了载流子弛豫时间.结果表明，单层膜的高功率因数可归因于导带底附近的沟槽带。结合通过求解声子玻尔兹曼输运方程获得的低晶格热导率，在800 K下，在ZrSe 3单层中可以实现约2.4的相当大的n型ZT值。
2018-08-15 cond-mat.mtrl-sci
PAW mediated ab initio simulations on linear response phonon dynamics of anisotropic black phosphorous monolayer for thermoelectric applications
一阶标准微扰理论结合从头算投影增广波算子，以线性计算效率挑战标准Sternheimer方程的实现。这种效率促使我们使用广义密度泛函微扰理论（DFPT）和玻尔兹曼输运理论（BTE）来描述二维（2D）黑磷单层中的电子-声子相互作用。随后，线性响应声子动力学行为的电导率，塞贝克系数和输运性质的热电应用集中。分析揭示了通过结构各向异性和单层结构的态密度的晶体取向依赖性。动量相关的声子人口动态与声子线宽是有效的倒易空间电子态。电子的热导率和Seebeck系数的优化值作为驱动力调制热电效应。作为功率因数的函数，计算出MLBP系统在300 K时的品质因数为0.074，在500 K时的品质因数为0.152。晶格热导率在室温下为37.15 W/mK，并遵循与温度的逆相关性。由于预期的优异性能，特别是在单层黑磷系统中，可以实现深刻的热电应用。
2018-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Biaxial strain tuned thermoelectric properties in monolayer $\mathrm{PtSe_2}$
应变工程是调控材料电学、光学、拓扑和热电性能的一种非常有效的方法。本文采用广义梯度近似（GGA）和自旋轨道耦合（SOC）方法分别对单层$\mathrm{PtSe_2}$的电子部分和声子部分进行了双轴应变下的研究。计算结果表明，压应变和拉应变都能引起导带最小值（CBM）和价带最大值（VBM）跃迁，对Seebeck系数产生重要影响。结果表明，在CBM或VBM相变的临界应变下，压应变或拉应变均能显著提高n型或p型Seebeck系数，这可以用应变诱导能带收敛来解释.另一个重要的应变效应是拉伸应变可以显著降低晶格热导率，在应变为-4.02%时，室温晶格热导率比未应变时降低约60%，这对高$ZT$是非常有利的。为了估计热电转换效率，可以通过经验散射时间$τ$来获得品质因数$ZT$。计算的$ZT$值表明，应变确实是实现增强的热电性能的非常有效的策略，特别是对于p型掺杂。利用应变调节热电性质也可以应用于其它半导体过渡金属二硫属化物单层$\mathrm{MX_2}$（M=Zr、Hf、Mo、W和Pt; X=S、Se和Te）。
2016-07-18 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectricity of Tin Selenide Monolayers Across a Structural Phase Transition
SnSe单分子膜经历由振动模式软化沉淀的温度诱导的二维Pnm 2 $_1 \to$ P4/nmm结构转变。热电的标准理论处理依赖于零温度声子色散和零温度电子结构，不能描述由结构转变引起的热电现象。依赖于从{ \em ab initio}分子动力学计算得到的结构数据，该计算以非标准的方式用于通知电子和振动输运系数，本工作建立了一个通用的路线来理解跨相变的热电性。类似于最近的实验观察，指出高估热电优值$ZT$过去的转变温度，我们的工作表明一个较小的$ZT$相比，其值预测的标准范例。它的降低与结构转变过程中电导率和晶格热导率的急剧变化有关。虽然以SnSe单层为例，但该方法没有任何关于维度的内置假设，因此适用于一维，二维和三维的任意热电材料。
2020-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric transport in monolayer phosphorene
我们应用广义玻尔兹曼理论来描述单层磷烯在短程和长程带电杂质相互作用下的热电输运性质。首先，我们提出了一个低能量的哈密顿量来探索准确的电子能带结构的磷烯与密度泛函模拟得到的结果进行比较。我们解释了导带和价带之间的耦合对热电性能的影响。我们表明，磷烯的导电性是高度各向异性的，而塞贝克系数和品质因数，而不受影响，通过存在或不存在的耦合项，几乎是各向同性的。此外，我们表明，$n$型掺杂的导电性是更多的耦合项比$p$型的影响。随着热电势符号的变化，可以实现深刻的热电效应。
2017-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic Properties and Excitons in Hybridized Boron Nitride and Graphene Hexagonal Monolayers
本文用密度泛函理论、GW和Bethe-Salpeter方程计算解释了碳-硼氮化物（CBN）杂化单分子膜的电子带隙和光吸收谱的性质。CBN的光电性能的结果从整体单层能带结构，其准粒子状态的控制由C域的大小和谎言在单独的能量为C和BN没有显着的混合在带边，证实了存在强烈的约束明亮的激子状态本地化的C域。由此产生的吸收光谱显示出两个显着的峰，其能量和相对强度随组合物在协议的实验，与大的补偿准粒子和激子修正相比，DFT计算。带隙和光吸收不受单层组合物调节，通常用于大块半导体合金，并且不能被理解为块状C和BN域的性质的叠加，如最近的实验所建议的。
2012-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Small compressive strain induced semiconductor-metal transition and tensile strain enhanced thermoelectric properties in monolayer $\mathrm{PtTe_2}$
采用广义梯度近似（GGA）和自旋轨道耦合（SOC）方法分别研究了双轴应变对单层$\mathrm{PtTe_2}$电子结构和热电性能的影响.计算结果表明，小的压应变（约-3\%）就可以诱导超导体向金属的转变，这在实验上是容易实现的。未应变的$\mathrm{PtTe_2}$的导带收敛，可以通过压缩和拉伸应变。拉伸应变可以通过改变价带峰的位置引起价带会聚，从而提高Seebeck系数，有利于提高功率因数。结果表明，拉伸应变也会降低晶格热导率，在室温下，拉伸应变为4%时，晶格热导率比未拉伸应变时降低约19%.考虑到拉伸应变对$ZT_e$的影响和晶格热导率，拉伸应变确实可以提高p型热电转换效率。我们的研究结果表明，在$\mathrm{PtTe_2}$应变工程的应用在电子和热电的潜力。
2016-11-13 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
Investigation of the lead-free double perovskites Cs2AgSbX6 (X= Cl, Br, I) for optoelectronic and thermoelectric applications
过氧化氢化合物具有收集太阳能以及利用许多可用材料的热电潜力的潜力。本文利用密度泛函理论（DFT）对Cs2 AgSbX 6（X = Cl，Br，I）钙钛矿结构的电子、结构、热电和光学性质进行了研究。采用WC-GGA近似计算了结构参数。这些化合物均为立方晶系，晶格常数从10.65（Cl）→ 11.14（Br）→ 11.86（I）。的mBJ-功能示出了半导体性质的这些化合物的间接带隙位于L-X对称点。电导率和吸收系数在紫外区出现峰值，随着大尺寸阴离子的插入而向低能区移动。这些化合物的带隙（2.08，1.37，0.64 eV）表明它们在单结和多结太阳能电池中的潜力。对于Cs2 AgSbCl 6、Cs2 AgSbBr 6和Cs2 AgSbI 6，在零能量下的折射率值被评估为3.1、2.2和1.97。电子的有效质量小于空穴的有效质量，导致电子的载流子迁移率更高。的塞贝克系数，功率因数，和品质因数计算使用BoltzTrap代码。电阻率的负温度系数也支持这些化合物的半导体性质。高导电性、小导热性、正塞贝克系数和最佳品质因数使这些化合物适合于热电应用。
2022-05-30 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional InSe as a potential thermoelectric material
利用Boltzman输运理论和第一性原理计算研究了单层InSe的热电性能与费米能级和晶体取向的关系。我们发现p型（n型）单层InSe的最大功率因数在300 K时可达0.049（0.043）W/K $^2$ m。单层InSe的优良热电性能是由其Seebeck系数和电导率共同决定的。大的Seebeck系数源于单层InSe作为间接带隙半导体的中等（约2 eV）带隙，而其大的电导率是由于其独特的二维态密度（DOS），其包括导带底部附近的几乎恒定的DOS和价带顶部附近的尖锐峰。
2017-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-low lattice thermal conductivity induces high-performance thermoelectricity in Janus group-VIA binary monolayers
本文采用第一性原理计算系统地研究了三种新的Janus STe $_{2}$、SeTe $_{2}$和Se $_{2}$ Te单层膜的电输运、热输运和热电性质，并与文献中不同方法的结果进行了比较。发现Seebeck系数和电导率具有相反的温度依赖性，并详细解释了这一现象。热电功率因数（PF）随温度的降低源于电导率的降低。为了获得精确和收敛的晶格热导率，计算均方根（RMS），以获得合理的三阶力计算的截止半径。Janus STe $_{2}$、SeTe $_{2}$和Se $_{2}$ Te单层膜在300 K下具有0.2、0.133和4.81 $\times10^{-4}$ W/mK的超低晶格热导率，这是由于声学模和低频光学分支之间的强耦合效应、低声子群速度、小声子寿命和大非谐性。因此，STe $_{2}$、SeTe $_{2}$和Se $_{2}$ Te的n型（p型）载流子掺杂获得了2.11（2.09）、3.28（4.24）和3.40（6.51）的超高$\textit{ZT}$值，表明它们是有前途的热电材料。
2022-11-18 cond-mat.mtrl-sci
NaInX2 (X = S, Se) layered materials for energy harvesting applications: First-principles insights into optoelectronic and thermoelectric properties
本文采用第一性原理方法研究了六角对称（R-3 m）的两种硫系同构材料NaInS 2和NaInSe 2的结构、电子、光学和热电性质。一个非常好的协议已被发现我们的结果与现有的实验和理论。电子能带结构和光学性质表明，所研究的材料具有半导体性质，Na、In和Se原子的s轨道间的强烈杂化使导带底部向下移动，导致NaInSe 2的带隙比NaInS 2的带隙窄。首次详细研究了NaInX_2（X = S，Se）的不同光学性质（介电函数、光电导、吸收系数、反射率、折射率和损耗函数）和热电性质（塞贝克系数、电导率、功率因数和热导率）。结果表明，由于NaInX_2（X = S，Se）具有强烈的层状结构，所有这些性质都具有明显的各向异性。两种化合物在远可见光至中紫外（UV）区域具有强的光学吸收，具有尖锐的峰，而在UV区域反射率较低。计算得到NaInS 2和NaInSe 2在1000 K时沿a轴方向的热电功率因子分别为151.5 μ W/cmK ~ 2和154 μ W/cmK ~ 2，相应的ZT值约为0.70。两种化合物沿a轴的热导率都很高（~22 W/mK），这表明降低这种高热导率对于获得NaInX 2（X = S，Se）化合物的较高ZT值是重要的。
2020-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Acoustic phonon-restricted four-phonon interactions: Impact on thermal and thermoelectric transport in monolayer h-NbN
本研究通过第一性原理计算和玻尔兹曼输运形式主义，揭示了单层h-NbN中多声子散射的复杂相互作用，发现拉伸应变可增强热传导并提升热电品质因数，强调了微观输运建模的关键作用。
2025-10-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Earth-abundant and Non-toxic SiX (X=S, Se) Monolayers as Highly Efficient Thermoelectric Materials
目前的热电（TE）材料通常具有低性能或含有较少的和/或有毒的元素，从而限制了它们的大规模应用。因此，具有高效率和低成本的新型TE材料是强烈需要的。在这里，我们证明，由无毒和地球丰富的元素制成的SiS和SiSe单层固有地具有低热导率，这是由它们的低频光学声子分支与声学声子模式的大重叠引起的，这类似于最先进的实验证明的具有层状结构的材料SnSe。由于其二维性质，加上高的热功率因数，它们显示出有前途的TE性能，在很宽的温度范围内具有超过1或2的大品质因数（ZT）值。我们建立了一些基本的认识，识别层状材料与低热导率，这可以指导和刺激其他层状材料的TE应用程序的搜索和研究。
2016-09-09 cond-mat.mtrl-sci
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
High thermoelectric efficiency in monolayer PbI$_2$ from 300 K to 900 K
利用第一性原理方法，发现单层PbI $_2$在热电应用中具有很大的潜力。应用线性玻尔兹曼输运方程得到了不同散射机制对电子分布的扰动。在低载流子浓度下，迁移率主要受与长波长声振动的变形势相互作用的限制。在高浓度下，电离杂质散射变得更强。在不同的温度和载流子浓度范围内的电导率和塞贝克系数的准确计算。PbI $_2$的晶格热导率在300 K时为0.065 W/mK，是其他二维热电材料中最低的。这种超低的热导率归因于大的原子质量、弱的原子间键合、强的非谐性和其中绝大多数热量被捕获的局部振动。这些电学和声子输运性质使得p型和n型掺杂在300 K至900 K之间的热电优值都超过1。在900 K时，当电子浓度为1.9 $\times$ × 10 $^{12}$ cm $^{-2}$时，$zT$达到最大值4.9。我们的工作表明，在单层PbI $_2$，它可以集成到现有的光伏器件的热电能量转换效率非常好。
2019-03-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cross-plane enhanced thermoelectricity and phonon suppression in graphene/MoS2 van der Waals heterostructures
原始的二维材料的热电优值被预测为显着小于单位，使它们作为热电材料没有竞争力。在这里，我们阐明了一种新的策略，通过创建两种不同材料的多层纳米带，并允许热和电流垂直于它们的平面流动，克服了这一限制。为了证明热电效率ZT的这种增强，我们分析了夹在两个石墨烯单层之间的单层二硫化钼（MoS 2）的热电性能，并证明了与原始母体材料相比，交叉平面（CP）ZT显著增强。对于MoS 2的母体单层，我们发现ZT可以高达约0.3，而单层石墨烯具有可忽略不计的小ZT。相比之下，对于石墨烯/MoS 2/石墨烯异质结构，我们发现CP ZT可以大到2.8。对这种增强的一个贡献是与母体材料相比，范德华异质结构的热导率降低，这是由MoS 2/石墨烯界面处的边界散射的组合引起的，该边界散射抑制了声子传输和单层MoS 2的较低德拜频率，该德拜频率从单层石墨烯过滤声子。第二个贡献是在纳米带的边缘处与钼原子相关联的电导和塞贝克系数的增加。
2016-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermodynamic Phase Stability, Structural, Mechanical, Optoelectronic, and Thermoelectric Properties of the III-V Semiconductor AlSb for Energy Conversion Applications
S.U. Umarov Physical-Technical Institute of NAST（纳兹尔科学院苏·乌马尔物理技术研究所）；School of Optoelectronic Engineering & CQUPT-BUL Innovation Institute, Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学光电工程学院与CQUPT-BUL创新学院）
本研究通过第一性原理方法分析了AlSb在不同相中的热力学、结构、机械、光电和热电性能，发现立方相更稳定，且六方相在热电应用中具有优势。
2025-12-30 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
Mechanical, optical, and thermoelectric properties of semiconducting ZnIn2X4 (X= S, Se, Te) monolayers
ZnIn 2X 4单层的机械稳定性。ZnIn 2S 4和ZnIn 2Se 4是直接带隙分别为3.94和2.77 eV的半导体，而ZnIn 2 Te 4在G 0 W 0能级处显示出1.84 eV的间接带隙。从Bethe-Salpeter方程的解决方案实现的光学性质预测的ZnIn 2S 4，ZnIn 2Se 4，和ZnIn 2 Te 4单层的激子结合能分别为0.51，0.41，和0.34 eV，这表明高稳定性的激子状态对热解离。使用机器学习原子间势加速的玻尔兹曼输运方程的迭代解，ZnIn 2S 4，ZnIn 2Se 4和ZnIn 2 Te 4单层的室温晶格热导率预测分别为5.8，2.0和0.4 W/mK。由于低的晶格热导率，高的热电势，和大的品质因数，我们提出的ZnIn 2Se 4和ZnIn 2 Te 4单层作为有前途的候选人的热电能量转换系统。这项研究提供了一个广泛的视野有关的内在物理性质的ZnIn 2X 4纳米片，并强调其特性的能量转换和光电子应用。
2022-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First principles study of chalcogen vacancy effect on the optoelectronic and photocatalytic properties of transition metal dichalcogenides monolayers
Department of Control Engineering, Faculty of Electrical Engineering, Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学电气工程学院控制工程系）；Engineering Materials & nCATS, FEE, University of Southampton（南安普顿大学电气工程学院工程材料与nCATS）
研究硫族元素空位对过渡金属二硫属化物单层光电子和光催化性能的影响，用量子力学计算，发现空位改变结构、影响带隙等，含缺陷单层有光催化能力，可为相关实验合成提供指导。
2026-07-07 cond-mat.mtrl-sci
Spin-tunable thermoelectric performance in monolayer chromium pnictides
从历史上看，由于对热自旋波动的不稳定性，寻找二维（2D）磁体是一项困难的任务。金属通常也被认为是差热电（TE）材料。将二维的内禀磁性与导电性质相结合，人们可能会期望得到最差的热电材料。然而，我们将证明情况并非总是如此。在这里，我们研究自旋依赖TE性能的单层铬磷属元素化物（CrX，其中X = P，As，Sb和Bi）使用第一性原理计算的电子和声子，随着玻尔兹曼输运形式主义下的能量依赖的弛豫时间近似。所有的CrX单分子膜是动态稳定的，他们也表现出半金属铁磁有序。使用自旋阀设置与反平行自旋配置，在单层CrX的半金属性和铁磁性，使自旋自由度的操纵，以调整TE的优值（ZT）。在优化的化学势和工作温度为500 K，最大ZT值（= 0.22，0.12，和0.09）与反平行自旋阀设置CrAs，CrSb，和CrBi提高了几乎两倍的原始值（ZT = 0.12，0.08，和0.05）没有自旋阀配置。只有在CrX中自旋极化程度最低的CrP中，无自旋阀结构时的最大ZT（= 0.34）大于有自旋阀结构时的ZT（= 0.19）。我们还发现，在500 K，所有的CrX单层具有约0.02-0.08 W/m.K2，这可能是二维导体中的最佳值之一的特殊TE功率因数。
2022-06-17 cond-mat.mtrl-sci
First-Principles Investigation of Sr2PrSbO6 Double Perovskite: An Emerging Aspirant for Electrocatalysis, Plasmonic, Photonics, Thermoelectric and Solar Cell Applications
本研究利用DFT第一性原理计算系统考察Sr2PrSbO6双钙钛矿，揭示其稳定立方结构、3.488 eV直接带隙、强紫外吸收及室温ZT=0.33，证明其在多类能源与光电领域的应用潜力。
2025-10-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Optoelectronics with electrically tunable PN diodes in a monolayer dichalcogenide
用于电子学和光电子学的最基本器件之一是PN结，其提供二极管、双极晶体管、光电探测器、LED和太阳能电池以及许多其它器件的功能元件。在传统的PN结中，半导体的相邻p型和n型区域通过化学掺杂形成。然而，具有双极电导的材料允许通过静电门控来配置和修改PN结。这种电气控制使单个设备具有多种功能。在这里，我们报告双极单层WSe 2设备中，两个本地门被用来定义一个PN结内的表WSe 2的排他性。利用这些电可调的PN结，我们展示了理想因子优于2的PN和NP二极管。在光激发下，二极管显示出210 mA/W的光电探测响应度和光伏发电的峰值外量子效率为0.2%，有希望的数字为一个几乎透明的单层片在横向设备的几何形状。最后，我们展示了基于单层WSe 2的发光二极管。这些器件为基于双极性二硫属化物材料的普遍存在的、超薄的、柔性的和几乎透明的光电和电子应用提供了基本的构建块。
2013-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Designing graphene/hexagonal boron nitride superlattice monolayer with high thermoelectric performance
我们设计了一种石墨烯/六方氮化硼超晶格杂化单层膜，并利用密度泛函理论和Boltzmann输运方程研究了其热电性能，其中弛豫时间通过电子-声子耦合计算得到精确处理.与原始石墨烯相比，超晶格结构的晶格热导率降低了两个数量级以上，这是由于混合键特性引起的增强的三声子散射过程。此外，费米能级附近轻重带的共存导致了Z字形方向上的高功率因数，在1100 K时n型系统的ZT值最高可达~2.5.此外，应注意，价带最小值附近的载流子输运几乎完全由超晶格的石墨烯部分贡献。结果表明，适当的磷取代氮原子可以使p型系统的热电性能提高到与n型系统相当，这可以抑制晶格热导率，但对空穴输运几乎没有影响。
2019-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optoelectronic properties of the CuI, AgI and Janus Cu2BrI, and Ag2BrI monolayers by many-body perturbation theory
在二维纳米材料领域的杰出实验进展中，碘化亚铜（CuI）和碘化银（AgI）单层已经通过新型石墨烯封装合成方法生长[Adv.Mater.2022，34，2106922]。受这一成就的启发，我们进行第一性原理计算调查的弹性，声子的热输运，电子和光学性质的原生CuI和AgI和Janus Cu2BrI和Ag2BrI单层。在GW近似的基础上，利用多体微扰理论，详细研究了电子和激子的光学性质。我们的研究结果表明，这些新的系统是稳定的，但具有软弹性模量和超低晶格热导率。它还表明，所研究的单分子膜是宽禁带半导体与激子结合能接近1 eV。分析了机械应变和电场对薄膜电学和光学性质的影响。所提出的第一性原理的结果提供了一个深刻的理解的稳定性，声子输运，和可调的光电性能的原生CuI和AgI和Janus Cu2BrI和Ag2BrI单层，这可以作为一个指导，为即将到来的研究。
2022-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
As-based ternary Janus monolayers for efficient thermoelectric and photocatalytic applications
本研究通过第一性原理计算发现新型2D Janus AsTeX单层具有高稳定性和优异光电性质，在热电转换和光催化分解水制氢方面展现出巨大应用潜力。
2023-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Two-dimensional InSe/WS$_2$ heterostructure with enhanced optoelectronic performance in the visible region
二维（2D）InSe和WS $_2$在光电和光电化学应用中表现出良好的特性，例如光电探测和光催化水分解。然而，由于宽的带隙，它们都具有差的可见光吸收。2D InSe具有高电子迁移率但低空穴迁移率，而2D WS $_2$则相反。在这里，我们设计了一个由它们的单层构成的二维异质结，并通过第一性原理计算研究了它的光电性质。我们的研究结果表明，异质结构的直接带隙为2.19 eV，这是远远小于那些主要是由于一个II型带排列的单层InSe的价带最大值和导带最小值低于单层WS $_2$，分别。可见光吸收显著增强，例如与单层InSe（WS $_2$）相比，在490 nm波长处增加约五倍（三倍）。II型能带对准还促进光生电子-空穴对的空间分离，即，电子（空穴）优选驻留在InSe（WS $_2$）层中。这两层互补的异质结构的载流子迁移率：光生电子和空穴继承了大迁移率的InSe和WS $_2$单层，分别。
2018-08-05 cond-mat.mtrl-sci
Mechanism for graphene-based optoelectronic switches by tuning surface plasmon-polaritons in monolayer graphene
它示出，人们可以探索石墨烯的光学电导率，连同通过施加的栅极电压控制其电子密度的能力，以实现外部电磁辐射和石墨烯层中的表面等离子体激元-极化激元之间的谐振耦合。这开启了通过在全反射和全吸收的状态之间切换来电控制放置在石墨烯层顶部上的棱镜内反射的光的强度的可能性。预测的效果可用于构建基于石墨烯的光电开关。
2011-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
