黃銅礦型熱電材料熱電性能的應(yīng)力應(yīng)變調(diào)控.pdf

1、工業(yè)廢熱不僅造成了環(huán)境污染，同時(shí)也浪費(fèi)了大量熱能，而熱電材料可以直接把這些富余的熱能轉(zhuǎn)化成電能加以利用，且在使用過程中不會(huì)造成環(huán)境污染。因此，熱電材料在廢熱利用方面具有廣闊的應(yīng)用前景，在應(yīng)對(duì)能源短缺和環(huán)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(chǔ)量大、分布廣等優(yōu)點(diǎn)，成為了目前熱電材料研究的熱點(diǎn)。通常，材料的對(duì)稱度越高，熱電性能越優(yōu)異，但黃銅礦熱電材料是四方相結(jié)構(gòu)，對(duì)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(jīng)典玻爾茲曼理論，以黃銅礦熱電材料體系為研究對(duì)象，計(jì)算分析了應(yīng)力、應(yīng)變對(duì)其對(duì)稱度和能帶的影響，進(jìn)而調(diào)控優(yōu)化其熱電性能。論文的主要工作如下：
　　(1)探究了外應(yīng)力對(duì)黃銅礦熱電材料性能的影響，提出了外應(yīng)力對(duì)黃銅礦熱電材料的調(diào)控優(yōu)化方案。以黃銅礦體系熱電材料MgSiP2為研究對(duì)象，計(jì)算其在外應(yīng)力作用下的電子結(jié)構(gòu)和熱電性能，結(jié)果顯示p型和n型MgSiP2的賽貝克系數(shù)隨著外應(yīng)力的增加均略有減小，電導(dǎo)率與弛豫時(shí)間

3、之比均得到了提升，但p型MgSiP2的電導(dǎo)率增強(qiáng)幅度較n型更大，使p型MgSiP2的功率因子與弛豫時(shí)間比值優(yōu)于n型。這表明外應(yīng)力使得p型MgSiP2表現(xiàn)出較優(yōu)的熱電性能，外應(yīng)力是提高p型MgSiP2熱電性能的有效途徑。
　　(2)研究了單軸應(yīng)變對(duì)黃銅礦熱電材料電子結(jié)構(gòu)和熱電性能的影響，提出了單軸應(yīng)變調(diào)控其熱電性能的方案。以黃銅礦熱電材料AgAlTe2為研究對(duì)象，通過單軸應(yīng)變提升其晶體對(duì)稱性，從而提升其能帶簡(jiǎn)并度，促進(jìn)賽貝克系數(shù)的提

4、高。在拉應(yīng)變?yōu)?％時(shí)，AgAlTe2的能帶達(dá)到了簡(jiǎn)并，此時(shí)賽貝克系數(shù)最大；電導(dǎo)率與弛豫時(shí)間比值在拉應(yīng)變作用下也有較大的提升，在拉應(yīng)變?yōu)?%時(shí)增長(zhǎng)率達(dá)到8.7%；功率因子與弛豫時(shí)間比值也在拉應(yīng)變作用下有明顯的增加，在拉應(yīng)變?yōu)?%時(shí)達(dá)到最大值，增長(zhǎng)率為27.2%。
　　(3)探究了雙軸應(yīng)變對(duì)黃銅礦熱電材料性能的影響，提出黃銅礦熱電材料雙軸應(yīng)變調(diào)控方案。以黃銅礦材料AgAlTe2和AgGaTe2為研究對(duì)象，探究雙軸應(yīng)變對(duì)其電子結(jié)構(gòu)和熱電