黃銅礦型熱電材料熱電性能的應力應變調控.pdf

1、工業廢熱不僅造成了環境污染，同時也浪費了大量熱能，而熱電材料可以直接把這些富余的熱能轉化成電能加以利用，且在使用過程中不會造成環境污染。因此，熱電材料在廢熱利用方面具有廣闊的應用前景，在應對能源短缺和環境問題方面存在巨大潛力。黃銅礦體系熱電材料具有無毒無污染、儲量大、分布廣等優點，成為了目前熱電材料研究的熱點。通常，材料的對稱度越高，熱電性能越優異，但黃銅礦熱電材料是四方相結構，對稱性較低，這使得該體系的熱電性能仍有非常大的提升空間。因

2、此，本論文基于第一性原理和半經典玻爾茲曼理論，以黃銅礦熱電材料體系為研究對象，計算分析了應力、應變對其對稱度和能帶的影響，進而調控優化其熱電性能。論文的主要工作如下：
　　(1)探究了外應力對黃銅礦熱電材料性能的影響，提出了外應力對黃銅礦熱電材料的調控優化方案。以黃銅礦體系熱電材料MgSiP2為研究對象，計算其在外應力作用下的電子結構和熱電性能，結果顯示p型和n型MgSiP2的賽貝克系數隨著外應力的增加均略有減小，電導率與弛豫時間

3、之比均得到了提升，但p型MgSiP2的電導率增強幅度較n型更大，使p型MgSiP2的功率因子與弛豫時間比值優于n型。這表明外應力使得p型MgSiP2表現出較優的熱電性能，外應力是提高p型MgSiP2熱電性能的有效途徑。
　　(2)研究了單軸應變對黃銅礦熱電材料電子結構和熱電性能的影響，提出了單軸應變調控其熱電性能的方案。以黃銅礦熱電材料AgAlTe2為研究對象，通過單軸應變提升其晶體對稱性，從而提升其能帶簡并度，促進賽貝克系數的提

4、高。在拉應變為5％時，AgAlTe2的能帶達到了簡并，此時賽貝克系數最大；電導率與弛豫時間比值在拉應變作用下也有較大的提升，在拉應變為7%時增長率達到8.7%；功率因子與弛豫時間比值也在拉應變作用下有明顯的增加，在拉應變為6%時達到最大值，增長率為27.2%。
　　(3)探究了雙軸應變對黃銅礦熱電材料性能的影響，提出黃銅礦熱電材料雙軸應變調控方案。以黃銅礦材料AgAlTe2和AgGaTe2為研究對象，探究雙軸應變對其電子結構和熱電