新合成Zintl相化合物Ba3Sn3Sb4的基本物理性质和热电特性

作者：杨癸^*; 耿会娟; 袁地; 张静; 马东伟

来源：中国科学:物理学 力学 天文学 , 2020, 50(07): 81-89.

• 化学势
• Zintl相化合物
• 热电特性

采用第一性原理和玻尔兹曼理论相结合的方法对最近合成的Zintl相化合物Ba3Sn3Sb4的晶体结构、电子结构、弹性性质和热电特性进行了研究.本文确定了合成Ba3Sn3Sb4时对各元素化学势的要求,计算的弹性常数和力学稳定判定标准表明Ba3Sn3Sb4具有力学稳定性.差分电荷密度显示Ba与Sn-Sb组成的网格[Sn3Sb4]6-之间成离子键,网格内Sn-Sb之间为共价键,两键共存说明Ba3Sn3Sb4是典型的Zintl相化合物.能带结构的计算表明Ba3Sn3Sb4是带隙约为0.29 eV的间接带隙半导体,导带区域的多能谷特征有利于材料的热电特性.在电子结构的基础上,本文采用Bolzmann理论计算了Ba3Sn3Sb4的热电特性.由于纯相Ba3Sn3Sb4是n型半导体, p型掺杂的塞贝克系数在T=500和700 K时随载流子浓度增加从负值变为正值,而对应的ZT值从正值减小到零,再从零变到最大值0.09. n型掺杂Ba3Sn3Sb4时,由于热激发效应随温度增加而增强,少子对塞贝克系数的贡献增大,在T>500 K时展现出双极化效应;当载流子浓度为1.14×1020cm-3,温度为700 K时,最大ZT值为0.26,几乎是p型掺杂时的3倍.

• 单位
  安阳师范学院