失配层钴酸盐与掺镧系列的电子结构与热电性能

摘要

用离散变分密度泛函方法(DFT-DVM)计算了失配层钴酸盐Ca3Co4O9及其掺La系列,讨论了电子结构,化学键等与热电性能之间的关系.计算结果表明,Ca3Co4O9的态密度费米能级附近的价带和导带主要由Ca2CoO3层中的O2p和Co3d原子轨道贡献,这样,Ca3Co4O9的半导体性能,或热电性能主要由Ca2CoO3层决定,而与CoO2层无直接联系,这与一般的二元氧化物无热电性能,而三元氧化物可能有较好的热电性能的结论一致.随着掺La量的增加,费米能级处价带和导带之间的能隙首先减小,随之达到最小值,进而又增大.由于能隙直接影响材料的半导体性能,或影响热电性能,因此,存在一个最佳掺杂量以达到热电性能的最佳改善,这与实验结论一致.