【摘 要】
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随着能源危机,环境问题的日益突出,清洁能源受到的关注与日俱增。热电材料将废热转化为有用电力的能力引起了人们的广泛关注。作为将热能与电能相互转换的功能材料,热电材料由于其独特的性能,在工业余热发电领域拥有广泛应用前景。然而,由于传统材料热电转换效率不理想,对热电材料广泛应用产生了制约。近年来,人们发现二维材料在热电、光电领域具有突出性能。尤其是二维磷烯化合物,最近一系列的报导显示其在热电方面的巨大潜
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随着能源危机,环境问题的日益突出,清洁能源受到的关注与日俱增。热电材料将废热转化为有用电力的能力引起了人们的广泛关注。作为将热能与电能相互转换的功能材料,热电材料由于其独特的性能,在工业余热发电领域拥有广泛应用前景。然而,由于传统材料热电转换效率不理想,对热电材料广泛应用产生了制约。近年来,人们发现二维材料在热电、光电领域具有突出性能。尤其是二维磷烯化合物,最近一系列的报导显示其在热电方面的巨大潜力。本文对二维磷烯化合物单层XP3（X=Ge,P3）的热电性能进行理论探究,助力高性能新型热电材料开发。首先,通过应用第一性原理结合玻尔兹曼输运方程,系统的研究了单层GeP3,AsP3材料的热输运性质。研究表明,单层GeP3,AsP3都具有低的晶格热导率。300K时,单层GeP3沿扶手椅方向和之字型方向的晶格热导率分别为1.24和1.39Wm-1K-1,而单层AsP3的相应值分别为0.36和0.55Wm-1K-1。两种材料间热导率的差异主要由声子弛豫时间差异导致。这极低的晶格热导率蕴含了材料高热电潜能,激励我们继续对两种材料的热电性能进行研究。随后,在300K时,得到了单层AsP3的Seebeck系数（S）,沿扶手椅方向其最大值达到了2800μVK-1,在之字型方向的最大值达到2860μVK-1,远大于单层GeP3所对应的1330μVK-1和970μVK-1。单层AsP3的p型热电优值（ZT）,在500 K时,达到3.32,大于单层GeP3的ZT（2.32）值。整体看来,单层GeP3、AsP3的热电性能都不错,进一步揭示二维磷化合物在热电性能方面的优势。
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