单层BiSbTeSe_(2)热电性能的第一性原理研究

摘要

本文利用第一性原理计算并结合玻尔兹曼输运方程,预测了一种热电性能优良的新型Bi 2 Te 3基材料,即单层BiSbTeSe_(2)。通过系统计算单层BiSbTeSe_(2)的电子能带结构和热电输运性质,发现单层BiSbTeSe_(2)在300 K时的塞贝克系数达到最高值(522μV·K^(-1)),在500 K时功率因子与弛豫时间的比值最大为5.78 W·m^(-1)·K^(-2)·s^(-1)。除此之外,单层BiSbTeSe_(2)还具有较低的晶格热导率和较高的迁移率。在最佳p型掺杂下,单层BiSbTeSe_(2)在500 K时的热电优值ZT高达3.95。单层BiSbTeSe_(2)的优良性能表明其在300~500 K的中温热电器件领域具有潜在的应用价值,可以为进一步开发高性能Bi 2 Te 3基热电材料提供设计依据。