有机材料热电性质的第一性原理计算与石墨炔输运性质的理论研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yaoyao115711
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
热电优值(ZT)是衡量热电材料在热电器件应用中能量转换效率的重要参数。然而,目前还没有完整地发展出一套针对有机半导体材料热电优值计算的理论模型。本论文从第一性原理的层次出发,对有机材料热电优值的理论计算进行了一些探索。   我们提出了一套计算有机半导体热电性质的理论方法,以四种α酞菁晶体作为例子,通过第一性原理的电子能带计算,结合玻尔兹曼输运方程和形变势理论计算电子的输运性质,并通过非平衡分子动力学计算声子输运。在电子输运的计算中,我们没有采用传统的常数弛豫时间近似,而是从第一性原理出发、通过形变势近似计算电声耦合矩阵元,在费米黄金规则下计算得到了弛豫时间。我们计算得到了常温下酞菁的Seebeck系数,与实验值相当匹配,验证了我们的计算方法的合理性。同时,我们计算了有机晶体的载流子掺杂浓度对热电优值的影响。计算结果表明酞菁体系在n型掺杂的情况下可以获得更好的热电性能,NiPc在最佳掺杂浓度-1.5×1020 cm-3下,得到了最高的热电优值ZT=2.5。   本论文的另一工作是对sp-sp2杂化的三种石墨炔单层材料的电子输运性质进行了理论研究。石墨炔和石墨烯的能带特征一样,都具有线性色散的狄拉克锥的特殊结构,在狄拉克点附近的载流子可以达到很高的群速度,因而能达到高迁移率。我们同样基于第一性原理进行能带计算,通过形变势理论描述石墨炔的电声相互作用,并在玻尔兹曼输运方程的框架下计算了石墨炔二维材料在常温下的本征载流子迁移率。与石墨烯的计算结果相比,6,6,12-石墨炔的载流子迁移率比石墨烯的更大。我们从结构上分析原因,石墨炔中的sp-sp2杂化成键结构,比石墨烯中的双键结构,更能够减小平面内的电子-声子散射作用。我们计算的6,6,12-石墨炔的迁移率表现了明显的各向异性,在室温下空穴和电子的本征迁移率分别高达4.29×105 cm2 V-1s-1和5.41×105 cm2 V-1 s-1,比石墨烯计算的迁移率(~3×105 cm2 V-1 s-1)更高。这预示着石墨炔是一种具有潜在应用价值的高迁移率的二维材料。   综上所述,在本论文中,这一套形变势理论与玻尔兹曼输运方程相结合的方法,被成功运用到酞菁体系的热电性质以及石墨炔的迁移率计算中,并给出了比较合理的结果,证实了这一方法的可靠性和准确性。
其他文献
期刊
在语文教学中,教师们常常会遇到各种各样的挑战,提高学困生的成绩便是其中之一。初中生处于成长阶段,教师的积极引导有利于学生自我的提升。下面我就对学困生教学的策略加以论述,不足之处希望得到批评、指正。  一、学困生的成因  (1)心理叛逆  处于青春期的学生很容易产生反叛情绪,此时,家长、教师如果不从心理上对学生进行疏导,专断压制,学生的逆反情绪就会更为强烈。而学生反叛的具体体现就是不认真学习,消极怠
11月27日,天津高校研究生校园媒体联席会在南开大学举行。本次会议由《中国研究生》杂志天津通联站主办,《南开研究生》杂志社承办。南开大学党委研工部负责人、《中国研究生
近十年来,四硫富瓦烯(TTF)分子由于其独特的性质和结构,被广泛地应用在超分子化学及材料化学领域,而石墨烯作为一种sp2杂化的单原子层二维碳材料,拥有着极其优异的导电性和导热性
核酸是生物体重要的组成成分之一,可分为核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)。MicroRNA(miRNA)是RNA的一种,它广泛存在于病毒、动物和植物的细胞中。miRNA在动植物的发育、细胞
春尺蠖属鳞翅目尺蛾科,是一年一代的杂食性昆虫,在全国大部分地区都有分布,其危害尤以新疆最为严重,主要危害榆树,杨树,胡杨树,核桃树等。鉴于春尺蠖的雌成虫无翅,用性信息素防治具有
肥胖是由基因和环境相互作用引起的多因素疾病,糖尿病是肥胖的重要并发症之一。但是目前,肥胖和糖尿病的发病机制尚不完全清楚。为研究肥胖和糖尿病发生发展过程中机体的代谢变
碳金融交易市场作为发展低碳经济的前沿领域,国外的发展远远走在了前列。本文从碳金融市场基本组成要素入手,探讨了构建碳金融市场必须注重的问题和合理路径。提出在借鉴西方
我是在东京神保町书店街里无意中发现这本《食在宫廷》的,它藏在书架的最里面,落满了灰尘,作者是爱新觉罗·浩。店主说,这在当年是一本畅销书。  爱新觉罗·浩就是嵯峨浩,她的丈夫是末代皇帝溥仪的弟弟溥杰。  他们的婚姻曾被认为是一场阴谋——至少溥仪是这样认为的。日本人在溥杰离婚之后,撮合他与日本贵族小姐联姻,这对于当时的溥仪来说,当然是极大的威胁,溥仪无法生育,而溥杰生下了中日混血的孩子,日本人一定会竭
期刊
REMUS-6000无人水下机器人由美国海军海洋地质局、海军科研工作局和伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution)三家联合研制,用来开展深海自主作业。REMUS-6