三元Sr-Pb-S体系有序结构和热电性能的理论研究

来源 :第十二届全国量子化学会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hebeihuazi
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  PbX(X= S,Se,Te)化合物作为一种重要的热电材料而被广泛研究,其中PbS因其原料丰富而备受关注[1,2].最近Kanatzidis研究组采用纳米相分离技术将PbS的热电优值(ZT)显著提高到1.4[3],其原因与掺入CaS、SrS纳米相后PbS晶格热导率大幅降低有关.此外,SrS-PbS体系还可形成少见的稳定有序的三元结构[4].本工作采用USPEX方法对含8~16个原子的SrxPb1-xS和CaxPb1-xS晶胞分别开展结构搜索.结果表明,仅Sr-Pb-S体系存在三种稳定有序的三元结构,即SrPb3S4、SrPbS2和Sr3PbS4,而Ca-Pb-S体系对应结构的生成能均为正值(图a).其中,SrPb3S4和Sr3PbS4均保持原有的面心立方结构(Pm-3m),SrPbS2则为四方结构(P4/mmm)(图b).该结果与采用团簇展开法和TEM实验结果相一致[4].在此基础上,我们采用HSE06杂化DFT方法研究了三种新构型以及对应比例SQS准随机构型的能带结构,并通过与实验带隙的对比,证实形成了结构有序的固溶体.此外,我们还考察了体系的声子色散关系(图c),计算了三种新构型的晶格热导率,并对该类材料的热电性能进行了探讨.
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