二維材料XTe2 (X = Pd， Pt)熱電性能的第一性原理計(jì)算*

王艷 陳南迪 楊陳 曾召益 胡翠娥? 陳向榮

1) (重慶師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院， 光電功能材料重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 重慶 401331)

2) (四川大學(xué)原子與分子物理研究所， 成都 610065)

利用密度泛函理論結(jié)合玻爾茲曼輸運(yùn)方程， 預(yù)測了二維層狀熱電材料XTe2 (X = Pd， Pt)的熱電性質(zhì).兩種材料都具有較低的熱導(dǎo)率， 材料的晶格熱導(dǎo)率隨溫度的升高而降低， 且表現(xiàn)出各向異性.而電子熱導(dǎo)率隨溫度的升高而升高.在較低溫時(shí)， 晶格熱導(dǎo)率對(duì)總熱導(dǎo)率的貢獻(xiàn)占據(jù)主導(dǎo)地位.較高的載流子遷移率、電導(dǎo)率及塞貝克系數(shù)也對(duì)材料的熱電轉(zhuǎn)換效率產(chǎn)生極大的影響， 展現(xiàn)出較為優(yōu)異的電輸運(yùn)性能.對(duì)比分析PdTe2和PtTe2兩種材料的ZT值， 發(fā)現(xiàn)兩種材料的熱電性能以p型摻雜為主.PtTe2單層的ZT值高于PdTe2單層，并且PtTe2單層在常溫下的ZT峰值可達(dá)到2.75， 是一種極具潛力的熱電材料.

1 引 言

能源危機(jī)日益嚴(yán)重， 驅(qū)使著新能源領(lǐng)域發(fā)展.作為新型能源材料， 熱電材料對(duì)環(huán)境友好， 能直接將廢熱、余熱轉(zhuǎn)換為電能.近年來， 熱電材料獨(dú)特的性質(zhì)引發(fā)了人們的關(guān)注.熱電轉(zhuǎn)換裝置具有體積小、可靠性高、適應(yīng)溫度范圍廣等優(yōu)點(diǎn)， 可以將其用于軍事、航天、醫(yī)療、通信、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域.目前熱電裝置已初步運(yùn)用到汽車的廢熱回收和垃圾燃燒余熱發(fā)電等方面[1].遺憾的是熱電材料的轉(zhuǎn)換效率仍受制于熱電優(yōu)值(ZT).探索高性能熱電材料和提升材料熱電性能是研究的兩大重點(diǎn).提高材料熱電性能， 除了可以通過提高功率因子……