Mg2Sn机械性质及热电输运性能的第一性原理计算

作者：陈松; 毛文蔚; 王卫国

来源：人工晶体学报, 2021, 50(09): 1633-1639.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.20210820.010

• 第一性原理
• Mg2Sn
• 弹性性能
• 玻尔兹曼输运
• 热电性能
• 掺杂

窄带隙半导体材料Mg2Sn具有丰度大、密度低、无毒及环境友好等特点,是中低温热电材料的优秀候选者。本文基于密度泛函理论,结合不同形式的电子交换关联能系统分析了Mg2Sn晶体的弹性系数、声子振动谱和电子能带结构,并基于非平衡玻尔兹曼输运理论计算了Mg2Sn的热电性能。结果表明,GGA-PBE作为电子交换关联能可以很好地拟合立方相Mg2Sn的力学性能(声子振动谱无虚频率),其体弹性模量为42.1 GPa且各向同性。同时,当工作温度高于300 K,Mg2Sn的德拜温度开始趋于平缓且不高于315 K,表明Mg2Sn在该温度区域内具有低声子热导率。使用B3LYP作为电子交换关联能可以估算Mg2Sn费米能级附近的电子结构,发现价带顶附近存在三重简并态。同时计算结果表明,Mg2Sn p型掺杂下的热电优值(ZT值)优于n型掺杂,可达1.05。本研究结果为进一步优化Mg2Sn热电性能的研究提供借鉴。

• 单位
  福建工程学院