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《苏州大学》 2017年
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低维量子材料的热电性质研究

刘强伟  
【摘要】:热电转换技术是一种有着广泛应用前景的、新型的、环境友好的能源转换技术。然而,现有热电材料的转化效率太低,因此很大程度上限制了其在实际应用中的使用范围。最近,人们发现拓扑绝缘体有着很好的热电转换能力。研究新的拓扑绝缘体材料的热电性质不仅可以帮助我们更好的理解这种材料,而且也可以为后续的基于拓扑绝缘体材料的热电器件的开发提供重要的参考资料。在本论文中,我们利用紧束缚模型结合非平衡态格林函数方法和Landauer-Büttiker输运理论,计算并分析了Sb_2H/LaFeO_3异质结构和Z_2=0拓扑绝缘体的热电性质。首先我们研究了Sb_2H/LaFeO_3异质结构在不同拓扑相下的热电性质。随着材料拓扑相的不同,材料的体带隙宽度也随之发生变化。计算结果表明体带隙越窄的拓扑绝缘体,材料的热电转换能力越差。但是,与传统热电材料不同,带隙窄的量子自旋-量子反常霍尔效应下Sb_2H/LaFeO_3异质结构在低温下的热电转换能力反而比在高温下要好。另外,我们还研究了量子自旋-量子反常霍尔效应下Sb_2H/LaFeO_3异质结构不同边缘态和宽度下的热电性质。边缘态的增加降低了材料的塞贝克系数,从而减弱了材料的热电转换能力,这种影响在低温下尤其明显。而样品宽度的增加则提高了材料的塞贝克系数,从而使材料拥有更出色的热电转换能力。接着,我们研究了Z_2=0拓扑绝缘体的热电性质,通过计算与分析,我们发现该材料体系的热电性质与其他拓扑绝缘体类似,但是它并不能作为一种优秀的热电材料。而且,我们还发现它的塞贝克系数的大小受到温度的影响很小。另外,我们还研究了无序对它的热电性质影响。无序的加入会降低它的热电参数,但是没有出现新奇的现象。而且增加样品的尺寸也不会像其他二维拓扑绝缘体材料那样提高其热电转换能力。
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O469

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