摘要：CoSb3基热电材料是一种很有前景的中温热电材料,其本身具有较高的电导率和Seebeck系数,但其较高的热导率使得整体热电性能不是很高。由此通过降低CoSb3热电材料的热导率能够显著提升其热电性能。目前降低CoSb3热导率的策略主要是对其进行填充或掺杂,但是如何填充和掺杂才能最大限度提升其热电性能仍然是探讨的难点。本论文主要采取第一性原理并结合波尔兹曼传输方程对填充CoSb3以及Te掺杂CoSb3进行论述探讨,浅析不同原子填充以及不同Te掺杂量对CoSb3的晶体结构、电子结构和传输性能的影响。Ba、 In填充CoSb3的第一性原理计算结果表明：原子填充使得晶格常数变大,Ba、 In双填充CoSb3具有更低的晶格有序性；Ba、 In填充对CoSb3的禁带和导带影响比较大。波尔兹曼传输性能结果显示：与Ba、 In单填充相比,Ba、In双填充CoSb3具有合适的Seebeck系数和电导率以及最优的功率因子。K与六种稀土元素双填充R0.25K0.25Co4Sb12(R=Eu, Gd, Nd, Pr, Sm, Yb)的第一性原理结果显示：K和稀土元素的填充同样导致CoSb3晶格膨胀,晶格常数变大,但六种双填充CoSb3的晶格常数十分接近；双填充同样对禁带和导带产生了影响；Gd0.25K0.25Co4Sb12,Nd0.25K0.25Co4Sb12和Pr0.25K0.25Co4Sb12导带底部特点比较相似,与这三者相比Eu0.25K0.25Co4Sb12、Sm0.25K0.25Co4Sb12和Yb0.25K0.25Co4Sb12具有更平坦的导带底部,且Eu025Ko.25Co4Sb12和Sm025Ko.25Co4Sb12同样具有相似的导带底部特点。波尔兹曼传输性能结果表明：Eu0.25K0.25Co4Sb12和Sm0.25K0.25Co4Sb12具有更好的热电性能。Te单掺杂Co4Sb12-xTe(x=0.25,0.5,0.75,1)的第一性原理计算结果表明：Te掺杂导致CoSb3晶格常数增大,且增幅与Te掺杂量成正相关；不同Te掺杂CoSb3具有不同的能隙,Te掺杂导致导带底部更加平滑；四种Te掺杂CoSb3具有相似的分态密度曲线形状。波尔兹曼传输性能结果显示：Te掺杂量x取0.5时具有最好的热电性能,这表明对CoSb3进行合适量的Te掺杂能够改善材料的热电性能。关键词：热电材料论文第一性原理论文电子结构论文传输性能论文填充方钴矿论文掺杂论文
摘要4-5
Abstract5-9
第一章 绪论9-15
1.1 探讨背景和作用9
1.2 热电性能参数9-10
1.3 热电材料种类10-11
1.4 方钴矿型热电材料的探讨近况11-13
1.4.1 方钴矿型热电材料的晶体结构11
1.4.2 方钴矿热电材料热电输运特性11-12
1.4.3 方钴矿型热电材料的性能优化策略12-13
1.5 本论文探讨主要内容和技术路线13-15
第二章 计算策略介绍15-21
2.1 第一性原理计算策略15-18
2.1.1 多粒子系统薛定谔方程15
2.1.2 柏恩-奥本海默绝热近似15-16
2.1.3 密度泛函论述16-18
2.1.4 交换关联相互作用18
2.2 波尔兹曼传输性能计算策略18-20
2.3 本章小结20-21
第三章 填充CoSb_3的热电性能21-43
3.1 Ba、In填充CoSb_3化合物的热电性能21-29
3.1.1 计算模型与参数设置21-22
3.1.2 Ba、In填充CoSb_3的晶体结构22-23
3.1.3 Ba、In填充CoSb_3的电子结构23-27
3.1.4 Ba、In填充CoSb_3的传输性能27-29
3.2 K与六种稀土元素填充方钴矿的热电性能29-41
3.2.1 计算模型与参数设置30
3.2.2 K与六种稀土元素填充方钴矿的晶体结构30-31
3.2.3 K与六种稀土元素填充方钴矿的电子结构31-38
3.2.4 K与六种稀土元素填充方钴矿的传输性能38-41
3.3 本章小结41-43
第四章 Co_4Sb_(12-x)Te_x化合物的热电性能43-53
4.1 计算模型与参数设置43-44
4.2 Co_4Sb_(12-x)Te_x化合物的晶体结构44-45
4.3 Co_4Sb_(12-x)Te_x化合物的电子结构45-49
4.4 Co_4Sb_(12-x)Te_x化合物的传输性能49-52
4.5 本章小结52-53
第五章 结论与展望53-55
5.1 结论53-54
5.2 展望54-55
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