Bi2Te3壓致結構畸變及熱電效率提高的第一性原理研究.pdf

1、熱電材料是一種實現(xiàn)熱能和電能直接相互轉換的功能材料，在溫差發(fā)電和熱電制冷等領域具有重要的應用價值和廣泛的應用前景。利用熱電材料開發(fā)的發(fā)電或制冷的設備具有節(jié)約資源、保護環(huán)境、體積小、可靠性高、適用溫度范圍廣的優(yōu)點，但是轉換效率低是其不足之處，限制了熱電材料的廣泛應用。如何提高熱電材料的能量轉換效率是熱電材料研究的關鍵問題，而且使用壓力手段來提高熱電材料的轉換效率是近期的研究熱點之一。
　　Bi2Te3做為一種最常用的熱電材料被人們廣

2、泛的應用和研究，近期有報道發(fā)現(xiàn)Bi2Te3晶體的六角格子c軸與a軸之比c/a會隨壓力發(fā)生凹線形變化，并且這種晶格畸變可能會導致其熱電性質的提高，但是對于晶格畸變的機理以及這種畸變怎樣引起熱電性質提高的原因還沒有一個明確的解釋。
　　本文利用基于密度泛函理論（DFT）的贗勢綴加平面波（PP-APW）的計算方法，對Bi2Te3晶體六角格子高壓下的晶體結構、晶胞參數(shù)進行了模擬，晶體c軸與a軸之比隨壓力的凹線形變化，這與實驗上得結果一致。

3、通過分析不同原子層間距離、電荷密度分布隨壓力的變化，發(fā)現(xiàn)相鄰的Te1原子層之間的距離隨壓力的改變是造成晶格反常變化的原因，而Te1原子和Te1原子間電荷密度的隨壓力的提高是導致原子層間距變化的微觀原因。
　　晶格畸變也會導致能帶結構和態(tài)密度的變化：導帶底最低點的位置發(fā)生變化，并且導帶底帶邊有效質量變低；價帶頂?shù)膸н呌行з|量也變低。
　　微觀電子結構的變化也導致了賽貝克系數(shù)、電導率、溫差電優(yōu)值的改變。賽貝克系數(shù)隨壓力變化先增大