Mg2Sn机械性质及热电输运性能的第一性原理计算

TN304%O472; 窄带隙半导体材料Mg2Sn具有丰度大、密度低、无毒及环境友好等特点,是中低温热电材料的优秀候选者.本文基于密度泛函理论,结合不同形式的电子交换关联能系统分析了Mg2Sn晶体的弹性系数、声子振动谱和电子能带结构,并基于非平衡玻尔兹曼输运理论计算了Mg2Sn的热电性能.结果表明,GGA-PBE作为电子交换关联能可以很好地拟合立方相Mg2Sn的力学性能(声子振动谱无虚频率),其体弹性模量为42.1 GPa且各向同性.同时,当工作温度高于300 K,Mg2Sn的德拜温度开始趋于平缓且不高于315 K,表明Mg2Sn在该温度区域内具有低声子热导率.使用B3LYP作为电子交换关联能...

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Published in人工晶体学报 Vol. 50; no. 9; pp. 1633 - 1639
Main Authors 陈松, 毛文蔚, 王卫国
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 福建工程学院材料科学与工程学院,福州 350118 01.09.2021
Subjects
第一性原理;Mg2Sn;弹性性能;玻尔兹曼输运;热电性能;掺杂
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ISSN1000-985X
DOI10.3969/j.issn.1000-985X.2021.09.003

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Summary:TN304%O472; 窄带隙半导体材料Mg2Sn具有丰度大、密度低、无毒及环境友好等特点,是中低温热电材料的优秀候选者.本文基于密度泛函理论,结合不同形式的电子交换关联能系统分析了Mg2Sn晶体的弹性系数、声子振动谱和电子能带结构,并基于非平衡玻尔兹曼输运理论计算了Mg2Sn的热电性能.结果表明,GGA-PBE作为电子交换关联能可以很好地拟合立方相Mg2Sn的力学性能(声子振动谱无虚频率),其体弹性模量为42.1 GPa且各向同性.同时,当工作温度高于300 K,Mg2Sn的德拜温度开始趋于平缓且不高于315 K,表明Mg2Sn在该温度区域内具有低声子热导率.使用B3LYP作为电子交换关联能可以估算Mg2Sn费米能级附近的电子结构,发现价带顶附近存在三重简并态.同时计算结果表明,Mg2Sn p型掺杂下的热电优值(ZT值)优于n型掺杂,可达1.05.本研究结果为进一步优化Mg2Sn热电性能的研究提供借鉴.
ISSN:1000-985X
DOI:10.3969/j.issn.1000-985X.2021.09.003