Ce_3Te_4体系热电性质的压力调控机制研究

【摘要】在全球经济飞速发展的今天，能源在经济和社会发展中起着重要的作用。迄今为止，能源几乎是靠不可再生的资源来提供。但是随着全球工业、人口的增长，这些不可再生的矿物资源会逐渐的消耗殆尽，能源危机大爆发。所以，能源的问题成为全球全人类共同面临的问题，开发可再生的新能源材料成为全球材料学家的重要课题。其中，可以将热和电进行转换的热电材料成为研究学者热衷研究的重要对象。其转换效率由材料的热电优值(Figureofmerit)ZT来表征。我们可以看出，对于优秀的热电材料应该具备较大的塞贝克系数和较大的电导率，但同时又要具备较小的热导率。但是对于同一种材料来说，这三个参数又是相互影响相互制约的。因此，热电材料的转换效率低限制了热电材料的应用。首先，我们基于密度泛函的第一性原理计算得出零压下Ce3Te4的能带结构、态密度和电荷密度，我们发现费米能级附近的导带内有密度非常高的能带重叠，从态密度图中发现，费米能级附近的态密度以类似狄拉克函数形状出现，对分波态密度图的分析可以看出，这个具有类似狄拉克函数形状的态密度峰主要由稀土元素Ce原子的4f轨道电子贡献。应用Mahan和Sofo理论及一些理想的经验参数计算出在T=1200K时零压下Ce3Te4的热电优值为13.9429。之后计算了在不同压力下Ce3Te4的晶体结构、能带结构、态密度及其电荷密度，并且同零压下的情况进行对比，发现压力对其晶体结构、能带结构、电荷密度及其态密度都产生了一定影响，以致于Ce3Te4的热电性能随着压力的改变而改变。当施加压力为除1.5GPa以外的其余压力时，费米能级附近类似狄拉克函数形状的态密度的峰值高度高于零压下的峰值高度，并且其半高宽度比零压下的半高宽度窄，说明施加适当的压力对晶体的热电性能有所帮助。最后应用Mahan和Sofo理论及一些理想的经验参数计算出T=1200K时在不同压力下Ce3Te4的热电优值。发现在1GPa到3GPa的压力范围内1.1GPa、1.2GPa、1.3GPa、2.5GPa处，Ce3Te4在理论上热电优值都高于零压下Ce3Te4的热电优值。并且当压力为1.1GPa时，Ce3Te4的热电优值最高，可以达到13.9982。
【作者】赵倩倩；
【导师】王晓春；
【作者基本信息】吉林大学，原子与分子物理，2014，硕士
【关键词】热电材料；第一性原理；热电优值；压力；

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