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典型Zintl相材料熱電理論

出版社：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社出版時間：2022-08-01
開本： 24cm 頁數(shù)： 168,21頁
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典型Zintl相材料熱電理論 版權(quán)信息

典型Zintl相材料熱電理論 內(nèi)容簡介

本書主要采用**性原理方法研究了以A5M2Pn6為代表的5-2-6系列，以A3MPn3為代表的3-1-3系列和以人A2MPn2為代表的2-1-2系列這3個系列化合物的電子結(jié)構(gòu)和熱電特性，探究影響影響晶格結(jié)構(gòu)，電子結(jié)構(gòu)和熱電特性的微觀機(jī)制，為實(shí)驗上合成高性能熱電材料提供理論依據(jù)。

典型Zintl相材料熱電理論 目錄

第1章 緒 論 1

1.1 引 言 1

1.2 熱電性能的表征 2

1.2.1 熱電轉(zhuǎn)換效率 2

1.2.2 熱電優(yōu)值ZT 3

1.3 提高材料熱電優(yōu)值的途徑 9

1.3.1 提高功率因子 9

1.3.2 降低熱導(dǎo)率 11

1.4 本書主要研究內(nèi)容 13

參考文獻(xiàn) 19


第2章 理論基礎(chǔ)及計算方法 22

2.1 研究背景 22

2.2 對多粒子系統(tǒng)的薛定諤方程的近似 23

2.2.1 非相對論近似 24

2.2.2 絕熱近似 24

2.2.3 單電子近似 25

2.3 密度泛函理論 29

2.3.1 托馬斯-費(fèi)米模型 29

2.3.2 霍亨伯格-孔恩定理 30

2.3.3 科恩-沈呂九方程 32

2.4 交換關(guān)聯(lián)泛函 34

2.4.1 局域密度近似泛函 34

2.4.2 廣義梯度近似泛函 35

2.4.3 LDA （GGA）+U方法 35

2.4.4 雜化密度泛函（Hydrid Density Functional） 36

2.5 電子Boltzmann輸運(yùn)理論 36

2.6 本文采用的計算軟件 37

2.6.1 VASP軟件包 37

2.6.2 WIEN2K軟件包 37

2.6.3 Phonopy 38

2.6.4 Phono3py 38

參考文獻(xiàn) 39


第3章 Zintl相A5M2Pn6的晶格結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和熱電特性 42

3.1 As-As鍵對Ca5M2As6（M=Sn,Ga）電子結(jié)構(gòu)和熱電性質(zhì)的

影響 43

3.1.1 晶格結(jié)構(gòu) 44

3.1.2 電子結(jié)構(gòu) 45

3.1.3 電子輸運(yùn)性質(zhì) 51

3.1.4 熱輸運(yùn)性質(zhì) 55

3.1.5 小結(jié) 56

3.2 As-As鍵對化合物Ca5Ga2As6和Ca3GaAs3的電子結(jié)構(gòu)和

熱電特性的影響 56

3.2.1 Ca5Ga2As6和Ca3GaAs3的晶格結(jié)構(gòu) 57

3.2.2 電子結(jié)構(gòu) 58

3.2.3 態(tài)密度 60

3.2.4 熱電特性 62

3.2.5 小結(jié) 65

3.3 Sr5Al2Sb6和Ca5Al2Sb6電子結(jié)構(gòu)和熱電特性差異的

微觀機(jī)制 65

3.3.1 晶體結(jié)構(gòu) 66

3.3.2 摻雜提高Sr5Al2Sb6的熱電特性 68

3.3.3 電子結(jié)構(gòu) 69

3.3.4 輸運(yùn)性質(zhì) 73

3.3.5 小結(jié) 76

3.4 Sr5Sn2As6的電子結(jié)構(gòu)和熱電特性 76

3.4.1 晶體結(jié)構(gòu) 77

3.4.2 彈性和熱學(xué)性能 78

3.4.3 電子輸運(yùn) 79

3.4.4 電子結(jié)構(gòu) 83

3.4.5 小結(jié) 87

參考文獻(xiàn) 87


第4章 提高Zintl相化合物A5M2Pn6的熱電特性 91

4.1 A5M2Pn6組成元素電負(fù)性的不同對熱電特性的影響 91

4.1.1 晶格結(jié)構(gòu) 91

4.1.2 電子結(jié)構(gòu) 92

4.1.3 電輸運(yùn)性質(zhì) 94

4.1.4 小結(jié) 96

4.2 溶質(zhì)原子的溶度上限對摻雜載流子濃度的影響 96

4.2.1 電子結(jié)構(gòu) 97

4.2.2 Ca5Al2Sb6的輸運(yùn)性質(zhì) 98

4.2.3 選擇合適的摻雜原子 101

4.2.4 小結(jié) 103

4.3 Pb摻雜調(diào)控能帶結(jié)構(gòu)改善Ca5In2Sb6的熱電性能 104

4.3.1 晶格結(jié)構(gòu) 104

4.3.2 熱電輸運(yùn)性質(zhì) 105

4.3.3 電子結(jié)構(gòu) 107

4.3.4 Pb摻雜Ca5In2Sb6的熱電特性 109

4.3.5 小結(jié) 114

參考文獻(xiàn) 114


第5章 Zintl相A3MPn3的晶格結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和熱電特性 117

5.1 Ca3AlSb3和Sr3AlSb3中四面體不同的排布方式影響電子

結(jié)構(gòu)和熱電特性 117

5.1.1 晶體結(jié)構(gòu) 118

5.1.2 A3AlSb3（A=Ca, Sr）的電子輸運(yùn)特性 120

5.1.3 電子結(jié)構(gòu) 123

5.1.4 小結(jié) 125

5.2 Sr3GaSb3的電子結(jié)構(gòu)和熱電性質(zhì) 126

5.2.1 晶格結(jié)構(gòu) 126

5.2.2 輸運(yùn)性質(zhì) 127

5.2.3 電子結(jié)構(gòu) 129

5.2.4 小結(jié) 131

參考文獻(xiàn) 132


第6章 Ba2ZnPn2及其他Zintl相化合物的電子結(jié)構(gòu)和熱電特性 134

6.1 Ba2ZnPn2的電子結(jié)構(gòu)和熱電特性 134

6.1.1 晶體結(jié)構(gòu) 134

6.1.2 弛豫時間和熱導(dǎo)率的計算 135

6.1.3 熱電輸運(yùn)分析 136

6.1.4 電子結(jié)構(gòu) 140

6.1.5 小結(jié) 143

6.2 引起Zintl相化合物Ba3Al3P5和Ba3Ga3P5熱電性質(zhì)差異的

微觀機(jī)制 144

6.2.1 晶格結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性及化學(xué)鍵特征 144

6.2.2 晶格熱導(dǎo)率 147

6.2.3 熱電輸運(yùn)性質(zhì) 149

6.2.4 電子結(jié)構(gòu) 152

6.2.5 小結(jié) 155

參考文獻(xiàn) 155


第7章 幾種各向同性的彈性散射下電子結(jié)構(gòu)和熱電轉(zhuǎn)換效率的

關(guān)系 158

7.1 Chasmar-Stratton 理論 159

7.2 在幾種散射機(jī)制下材料參數(shù)β和電子結(jié)構(gòu)的關(guān)系 159

7.3 簡單模型 161

7.4 簡單多谷模型 163

7.5 結(jié)論和展望 164

參考文獻(xiàn) 165


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典型Zintl相材料熱電理論 作者簡介

閆玉麗，河南大學(xué)，副教授，碩士生導(dǎo)師，河南駐馬店人。2011年畢業(yè)于河南大學(xué)計算材料科學(xué)研究所，獲理學(xué)博士學(xué)位。自2008年以來一直從事熱電材料性能的理論研究，發(fā)表SCI收錄論文30余篇，主持多項重量和省部級項目，以第一參與人獲河南省自然科學(xué)獎二等獎。

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