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《吉林大学》 2008年
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高压提高PbTe热电效率的第一性原理研究

王一  
【摘要】: 提高热电材料的能量转换效率,寻找能够在室温和地热温区工作的热电材料是热电材料研究的关键问题。而使用压力手段来提高热电材料的转换效率是近期的研究热点之一。最新的实验研究证实,在外界压力的作用下PbTe的热电效率有明显提高的迹象。但由于缺乏系统研究的支持,PbTe的热电效率随压力升高的原因尚不清楚,阻碍了获得具有最优热电效率的PbTe。本文利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,结合半经典的波尔兹曼输运理论,对PbTe在高压下的热电性能进行了系统理论研究,得到了如下创新性成果: 1、首次发现高压正交Pnma相的N型PbTe的热电效率较常压相提高了一倍,并获得了最优掺杂浓度。Pnma结构热电效率的提高是由于高压正交相在导带底附近能态密度的明显提高,同时载流子在倒空间的能量分布表现出明显的各向异性,使其在y-轴方向上存在群速度的极大值。 2、首次发现单轴加压使P型PbTe的热电效率较常压条件下提高一倍。这主要是由于压力对PbTe晶体结构的改变,使得其电子结构在倒空间中能量沿着kz方向的分布出现极小值,进而提高了z轴方向上的载流子迁移率。 我们的研究充分表明高压可以有效提高PbTe的热电效率。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:O521.2

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