CuMO2体系电子结构和热电性质的第一性原理研究

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热电材料是一种可以实现热能与电能之间转换的半导体材料。由热电材料制成的制冷器件和温差发电具有结构简单、无噪声、安全可靠、体积小等优点,在工业制冷、余热发电、微电子、及航天等领域具有非常广泛的应用。在环境污染和能源问题的日益严重的情况下,热电材料受到人们的广泛关注。近一段时间,人们重新对铜铁矿结构氧化物CuMO2产生兴趣,主要集中在三角晶格上的磁相互作用等基础研究,或寻找透明p型导电性质、热电性质一类的材料。所以,充分理解材料化学成分、结构与热电性质之间的关系是非常有意义的,有利于于优化铜铁矿化合物的热电性能,在应用方面有很大的潜力。本文在第一性原理密度泛函理论(Density Functional Theory)的框架下,计算了CuMO2的电子结构。在此结果的基础上,利用恒定弛豫时间近似下的玻耳兹曼方程计算体系的热电系数、电导率。并给出了不同温度下热电系数及电导率随掺杂载流子浓度的变化;不同掺杂水平下,热电系数及电导率随温度的变化规律。计算结果与实验符合较好。对于实际的应用有一定的指导性。
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