填充方鈷礦熱電性能優(yōu)化及機理的第一性原理研究

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1、武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文填充方鈷礦熱電性能優(yōu)化及機理的第一性原理研究姓名：周安申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：固體力學(xué)指導(dǎo)教師：劉立勝；翟鵬程20111126 武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘 武漢理工大學(xué)博士學(xué)位論文關(guān)鍵詞：密度泛函，波耳茲曼方程，電子結(jié)構(gòu)，熱電，填充方鈷礦，傳輸性能 ???????????????????????琻???阛???????????????????琫??????????????????．??騦???阛???????郎?????????????????????????鷈??????鴐???躤?

2、??????，齜??恤?????舀?甌???????????????Ｗ鑓??．????読?????????咐嘲???????????????????讎，????????????????畁??嘶?????????????????甋??????甌???????????????甀?????，?????????????????，??? ???????????????????恥’??????????????趾?????????????????????????????舘??????，t??】【?眥??殼鷘?????????

3、?????????薳??????鷈????????如?????衎???產(chǎn)?????，?，???????豻??Ⅱ??鷈??????鷇??????????：???? ??研究背景??熱電效應(yīng)及其性能 根據(jù)這三種熱電效應(yīng)，可以設(shè)計和制造出實現(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換的發(fā)電或者制冷器件，從而實現(xiàn)對能源的高效利用。點溫度不同時，閉合線路中便有電流流過，這種現(xiàn)象稱為????вΑ??；芈纺撕湍耸冀K不相等，設(shè)?H榷耍?為冷端，即乃?耍?蛟誆牧?的兩個開路鉑．?國??．?? 的勢能差所導(dǎo)致的，當(dāng)載流子從一種導(dǎo)體經(jīng)過接觸點進入另一

4、種導(dǎo)體時，需要非常相似，但又有所不同。??衙效應(yīng)中載流子勢能差是構(gòu)成回路的兩導(dǎo)體中載以上三個熱電效應(yīng)系數(shù)是表征熱電材料性能的主要參數(shù)，但是他們?nèi)卟⒉幌嗷オ毩?，其關(guān)系可由???關(guān)系式表述：?率，只有較高的熱電轉(zhuǎn)換效率，熱電材料才能得到廣泛應(yīng)用。及熱導(dǎo)率?Ｆ渲蠸???系數(shù)是保證材料是否具有較明顯熱電效應(yīng)的基本物理 武漢理?大學(xué)博士學(xué)位論文??熱電材料性能的優(yōu)化機理它的電導(dǎo)率過低，導(dǎo)致其功率因子偏低，不適合作為熱電材料；與此相反，金 ?心一勘 電材料，例如????缸????交?銜飊???⒎筋蕓??叭????化合物

5、中，質(zhì)量和應(yīng)力波可以有效的降低晶格熱導(dǎo)率瞳?。不過這種散射不僅能散射高三、結(jié)構(gòu)低維化。傳統(tǒng)的塊體熱電材料目前最好的的熱電優(yōu)值依然不到??，??填充方鈷礦性能優(yōu)化的理論研究現(xiàn)狀方鈷礦化合物????????，因最早在挪威????小鎮(zhèn)被發(fā)現(xiàn)而得名。州。如?珹?琒??。其品格模型壤_?．??荊?桓齜筋蕓蠡?銜锏グ?瀉?? 數(shù)。室溫下?頭筋蕓蟮腦亓髯右貧?任????～??緄悸士紗?．????～，一種性能良好的熱電轉(zhuǎn)換材料必須具有較高的功率和很低的熱導(dǎo)率。然而由 的熱電性能。?年代以前，對方鉆礦熱電性能的優(yōu)化主要是通過對方

6、鈷礦中的充后能有效改善???娜鵲縲閱埽??腔竦肧?．????????鋇腪丁值 同化學(xué)性質(zhì)的原子組合填充能帶來更寬泛的聲子散射從而有效降低方鉆礦的熱???‰．???????腪?悼紗?．?。??‘??熱酥票噶薆??????雙填充熱電材料，實驗結(jié)果表明當(dāng)?，?填充含量一致的時候材料具有最好的熱電性????????畛淙鵲綺牧先鵲縲閱芴岣叩幕?砜陬??！??等人制備并研究了?于納米第二相等缺陷的存在導(dǎo)致性能的大幅提高，??時，?????????? ??本文研究的目的和主要內(nèi)容 ??第一性原理概述物質(zhì)的眾多宏觀性質(zhì)都與物質(zhì)

7、的微觀電子結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，因此物質(zhì)的電子??電子結(jié)構(gòu)的第一性原理計算協(xié)，， 日???％?—? 度的唯一泛函：?—?定理二：如果一個多電子體系的哈密頓量為療，則這個體系的基態(tài)能量對密吃??坎房驣??沙倒??刖??尹屹??方互援【???買于?驣??—???凵騁葉?辦??吃??應(yīng)?；谶@一原理，如果知道了基態(tài)電子數(shù)密度，就能唯一確定外部勢能函數(shù)，數(shù)的得出意味著體系物理性質(zhì)全面求解。?—? 武漢理工大學(xué)博十學(xué)位論文?—?％中加入電子的關(guān)聯(lián)作用能屹，則有：?—?。??丁????瓦一瓦??礦??荒?引糾?摺三掣簧拙晰哳緋

8、】】∽㈨緋】?ァ緋】?浴緋】?浴 ?遏鞪??唬琁兩種關(guān)聯(lián)能的近似表達式為： 金屬的晶體，采用廣義梯度近似能得到更符合實驗值的結(jié)果‘舢??；诿芏确汉???．?鋤方程給出了一套可行的多電子體系基態(tài)性質(zhì)的 ??軟件包介紹數(shù)，即??和??街中拚?慕換還亓:??Ａ磽庠趂點取樣上采用??電傳輸性質(zhì)的理論計算方法 ?—?二是采用弛豫時間近似來處理碰撞項，即令：五??瓦志市后，采用統(tǒng)計理論可以獲得體系各種宏觀的