磷烯热电输运特性的第一性原理模拟

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作者 徐一帆 刘远超 蒋旭浩 《兰州理工大学学报》 北大核心 2025年第3期9-14,共6页

磷烯是一种具有特殊结构的二维层状材料,具有优异的物理性能,是一种具有应用前景的中温型热电材料.利用密度泛函理论对磷烯的热电输运性能进行模拟研究,为进一步调控与改善磷烯的热电性能,需要对磷烯的各向异性以及声子和电子的输运机... 磷烯是一种具有特殊结构的二维层状材料,具有优异的物理性能,是一种具有应用前景的中温型热电材料.利用密度泛函理论对磷烯的热电输运性能进行模拟研究,为进一步调控与改善磷烯的热电性能,需要对磷烯的各向异性以及声子和电子的输运机理进行深入研究.研究发现:磷烯具有尺寸效应,带隙可调,通过调节特征尺寸可以增加声子散射,降低热导率;磷烯具有各向异性,锯齿型方向(ZZ方向)热输运性能优异,随温度升高热导率下降;扶手椅型方向(AC方向)电输运性能优异,且随温度升高热电优值升高.在热输运性能方面,300 K时锯齿型方向(ZZ方向)上的晶格热导率κ_(ZZ)为142.7 W/mK,扶手椅型方向(AC方向)上的晶格热导率κ_(AC)为24.9 W/mK;800 K时κ_(ZZ)=44.45 W/mK,κ_(AC)=9.50 W/mK;在热电性能方面,300 K时AC方向上的ZT值为0.21,ZZ方向上的ZT值为0.01;800 K时AC方向上的ZT值为0.71,ZZ方向上的ZT值为0.05. 展开更多

关键词 磷烯 第一性原理 密度泛函 声子热输运 热电性能

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β-Ga_(2)O_(3)热电性能的第一性原理计算

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作者 邓南发 周贤中 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第1期180-188,共9页

通过使用第一性原理计算方法和玻尔兹曼输运理论,计算了β-Ga_(2)O_(3)的电学、热学和热电性质,并得出了热电性能因子随载流子浓度和温度的变化规律.此外,还考虑了声子散射和极性光学声子散射对平均电子弛豫时间的影响,并详细描述了不... 通过使用第一性原理计算方法和玻尔兹曼输运理论,计算了β-Ga_(2)O_(3)的电学、热学和热电性质,并得出了热电性能因子随载流子浓度和温度的变化规律.此外,还考虑了声子散射和极性光学声子散射对平均电子弛豫时间的影响,并详细描述了不同载流子浓度和温度下β-Ga_(2)O_(3)的Seebeck系数、电导率、电热导率和功率因数的计算结果.最后,给出了β-Ga_(2)O_(3)的热电性能因子随载流子浓度和温度的变化趋势.结果表明,在高载流子浓度和高温下,β-Ga_(2)O_(3)具有较高的热电性能因子. 展开更多

关键词 Ga_(2)O_(3) 第一性原理计算 波尔兹曼输运理论 热电性质

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基于第一性原理对硅取代、掺杂锯齿形石墨烯纳米带的电子结构及输运性质的研究 被引量：4

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作者 陈莹莹 宓一鸣 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期808-815,共8页

本文基于第一性原理对硅取代、掺杂石墨烯纳米带不同位置的电子能带结构、态密度及电子器件的电子输运性质进行了分析与研究。结果表明,锯齿形石墨烯纳米带(ZGNRs)在硅原子取代及掺杂后由原来的半导体态转变为金属态。在各种模型中,对... 本文基于第一性原理对硅取代、掺杂石墨烯纳米带不同位置的电子能带结构、态密度及电子器件的电子输运性质进行了分析与研究。结果表明,锯齿形石墨烯纳米带(ZGNRs)在硅原子取代及掺杂后由原来的半导体态转变为金属态。在各种模型中,对于体系态密度有贡献的一般为原子指数为1、在p轨道的硅原子(Si1p);原子指数为2、在p轨道的硅原子(Si2p)和碳原子(C2p);少量的原子指数为1、在s轨道的氢原子(H1s)和碳原子(C1s)。经分析,在各取代位置中两端硅原子取代的锯齿形石墨烯纳米带的体系能量最小,表明其为最有可能发生的取代位置。在掺杂位置中,体系能量计算结果显示填隙硅原子的能量更低,最有可能发生此种掺杂。电子输运性质的研究中,在所有的取代位置中单边硅原子取代组成的电子器件电子输运性质最好。在所有电子器件模型中电子输运性质最好的是填隙硅原子掺杂模型。 展开更多

关键词 石墨烯纳米带 第一性原理 能带结构 态密度 输运性质

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B_(80)分子结电子输运的第一性原理研究 被引量：1

4

作者 赵高峰 郑小宏 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期62-66,共5页

我们采用第一性原理方法研究了由单个和两个B80分子构成的分子结的电子输运性质.研究发现,单个B80分子是一个很好的导体,平衡电导为2.28G0(G0为电导量子,G0=2e2/h),而由两个B80分子构成的二聚体则是一个绝缘体,电导仅为0.062G0.进一步... 我们采用第一性原理方法研究了由单个和两个B80分子构成的分子结的电子输运性质.研究发现,单个B80分子是一个很好的导体,平衡电导为2.28G0(G0为电导量子,G0=2e2/h),而由两个B80分子构成的二聚体则是一个绝缘体,电导仅为0.062G0.进一步的研究发现,二聚体的导电性可以通过电子掺杂来显著提高,如通过在每一个B80分子中用C替换一个B,电导可以提高到0.26G0. 展开更多

关键词 第一性原理 B80分子结 电子输运特性

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吩嗪-铝复合物体系输运性质的第一性原理研究（英文）

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作者 戴振翔 蒋中柱 +2 位作者 杨启 郑赣鸿 马永青 《安徽大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2016年第5期37-44,共8页

采用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的第一性原理,对由吩嗪分子和单个铝原子构成的复合体系的电荷输运性质进行研究.计算模型是由吩嗪-铝复合物与两个无穷长的Al(100)纳米线电极构成.研究结果表明:在没有施加偏压的平衡状态下该体... 采用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的第一性原理,对由吩嗪分子和单个铝原子构成的复合体系的电荷输运性质进行研究.计算模型是由吩嗪-铝复合物与两个无穷长的Al(100)纳米线电极构成.研究结果表明:在没有施加偏压的平衡状态下该体系在费米能级附近具有良好的电荷透射性能,而在施加偏压的非平衡状态下该体系有负微分电阻效应.结合透射谱及投影态密度,对其输运性质进行了理论解释.从该研究结果可知这类吩嗪-铝复合物在将来的分子尺度器件中具有潜在的应用价值. 展开更多

关键词 电荷输运 第一性原理 铝基复合物 负微分电阻

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二维BC_(6)N/BN横向异质结的电学输运性质研究

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作者 解忧 肖潇飒 +1 位作者 姜宁宁 张涛 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第5期825-831,共7页

二维异质结具有新颖的物理和化学性质,在纳米电子器件中具有重要应用前景。本文构建了一种新型BC_(6)N/BN横向异质结,基于第一性原理结合非平衡态格林函数方法,对其结构稳定性、电子结构、电导率及伏安特性进行了系统研究。稳定的BC_(6)... 二维异质结具有新颖的物理和化学性质,在纳米电子器件中具有重要应用前景。本文构建了一种新型BC_(6)N/BN横向异质结,基于第一性原理结合非平衡态格林函数方法,对其结构稳定性、电子结构、电导率及伏安特性进行了系统研究。稳定的BC_(6)N/BN横向异质结拥有2.01 eV的直接带隙,异质结界面处产生静电势差,电子与空穴在界面形成了电势垒。相较于两个单层材料,BC_(6)N/BN横向异质结的电导率显著降低,并展现出强烈的各向异性。伏安特性显示:异质结在0~2.5 V的电压范围内几乎不产生电流;正向电压超过3 V后电流呈现线性增长趋势;反向电压从3 V增加到5.5 V的过程中仅有微弱电流,超过5.5 V时电流呈非线性增长。因此,BC_(6)N/BN横向异质结具有各向异性的电导率与单向导通特性,该研究为纳米电子器件的设计和制备提供重要理论基础。 展开更多

关键词 横向异质结 BC_(6)N/BN 电学输运性质 电子结构 第一性原理

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新型单层双面材料X TeSe(X=Zr/Hf)的热电输运特性

7

作者 刘远超 关斌 +2 位作者 李梓硕 李耑 钟建斌 《兰州理工大学学报》 北大核心 2025年第4期22-32,共11页

结合密度泛函理论(DFT)和玻尔兹曼输运方程(BTE),利用第一性原理研究了新型单层双面材料ZrTeSe和HfTeSe的热电输运特性.结果表明:单层ZrTeSe和HfTeSe在300 K时的晶格热导率分别为0.004、1.71 W/(m·K),且随温度的升高而降低;从各声... 结合密度泛函理论(DFT)和玻尔兹曼输运方程(BTE),利用第一性原理研究了新型单层双面材料ZrTeSe和HfTeSe的热电输运特性.结果表明:单层ZrTeSe和HfTeSe在300 K时的晶格热导率分别为0.004、1.71 W/(m·K),且随温度的升高而降低;从各声子支对总热导率的贡献来看,纵向声学支LA对热导率起主要作用;声-光学支之间强的散射作用导致其具有较低的晶格热导率.单层ZrTeSe和HfTeSe在2种载流子(p-type和n-type)掺杂下的ZT值都出现了峰值(300 K时最大),在p型掺杂下二者的最高ZT值分别为1.82及1.22,在n型掺杂下二者的最高ZT值分别为0.82和0.90. 展开更多

关键词 单层双面材料 第一性原理 热输运特性 热电优值

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基于第一性原理的单层WS_(2)热输运特性研究 被引量：1

8

作者 关斌 刘远超 +4 位作者 张厚梁 钟建斌 邵钶 蒋旭浩 徐一帆 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第2期289-297,共9页

二维WS_(2)是一种层状过渡金属硫化物,因其具有特殊的层状结构、可调带隙及稳定的物理化学性质而备受关注。结合玻尔兹曼输运方程(BTE)和密度泛函理论(DFT),利用第一性原理研究了单层WS_(2)声子的输运特性,分析了声子的谐性效应和非谐... 二维WS_(2)是一种层状过渡金属硫化物,因其具有特殊的层状结构、可调带隙及稳定的物理化学性质而备受关注。结合玻尔兹曼输运方程(BTE)和密度泛函理论(DFT),利用第一性原理研究了单层WS_(2)声子的输运特性,分析了声子的谐性效应和非谐性效应对WS_(2)晶格热导率的影响机理,计算了其声子的临界平均自由程,提出通过调整阻断频率的方法来调控WS_(2)的晶格热导率。研究结果表明:单层WS_(2)在300 K时的本征晶格热导率为149.12 W/(m·K),且随温度的升高而降低;从各声子支对总热导率的贡献来看,声学声子支起主要作用,特别是纵向声学(longitudinal acoustic, LA)声子支对单层WS_(2)热导率的贡献百分比最大(44.28%);单层WS_(2)声学声子支和光学声子支之间的较大带隙(声光学声子支之间无散射)导致其具有较高的晶格热导率。本文研究可为基于单层WS_(2)纳米电子器件的设计和改进提供借鉴和理论指导。 展开更多

关键词 WS_(2) 层状过渡金属硫化物 声子 热输运特性 第一性原理 谐性效应 晶格热导率

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苝酰二亚胺衍生物的电子输运性质的第一性原理研究

9

作者 张艳艳 董玉琴 +3 位作者 郑赣鸿 戴振翔 马永青 李广 《安徽大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2011年第6期35-40,共6页

利用密度泛函理论与非平衡格林函数的第一性原理方法,从理论上研究苝酰二亚胺衍生物PTCDI-[CH2]n(n=0,2,4,6)分子体系的电子输运性质.结果表明:所有的分子结体系结构中都出现了负微分电阻现象,体系的电子输运性质取决于体系中分子的长度... 利用密度泛函理论与非平衡格林函数的第一性原理方法,从理论上研究苝酰二亚胺衍生物PTCDI-[CH2]n(n=0,2,4,6)分子体系的电子输运性质.结果表明:所有的分子结体系结构中都出现了负微分电阻现象,体系的电子输运性质取决于体系中分子的长度.随着CH2数目的增加,分子的长度相应增加,体系的电导呈指数减少;当n≥2时,分子结呈现整流特性;当n=6时,分子结在±2.1 V时整流比高达72.6;这种整流现象归因于分子的非对称结构. 展开更多

关键词 第一性原理计算 电子输运 整流 非对称性分子结构

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二维单层BiOI纳米片的晶格热导率与声子输运机制 被引量：1

10

作者 谢欢欢 宋英楠 李磊 《无机化学学报》 北大核心 2025年第4期702-708,共7页

针对二维单层BiOI纳米片的晶格热导率及其声子输运性质进行了深入探究。通过结合第一性原理计算和玻尔兹曼输运理论,系统地分析了单层BiOI纳米片在不同温度下的声子群速度、格林艾森参数、三声子散射率和散射相空间等关键物理量。计算... 针对二维单层BiOI纳米片的晶格热导率及其声子输运性质进行了深入探究。通过结合第一性原理计算和玻尔兹曼输运理论,系统地分析了单层BiOI纳米片在不同温度下的声子群速度、格林艾森参数、三声子散射率和散射相空间等关键物理量。计算结果显示,单层BiOI纳米片在室温下的本征晶格热导率约为4.71 W·m^(-1)·K^(-1),当温度升高至800 K时,其热导率显著降低至1.74W·m^(-1)·K^(-1)。面外声学支(ZA)、横向声学支(TA)和纵向声学支(LA)声子模式在所研究的温度范围内对晶格热导率的贡献几乎相等。低晶格热导率的物理根源归结于低声子群速度、强烈的声子-声子散射过程以及较低的德拜温度。此外,还探讨了单层BiOI纳米片的电子结构,确认了其具有半导体特性,并且间接带隙约为2.16eV。 展开更多

关键词 单层BiOI纳米片 晶格热导率 声子输运 第一性原理计算

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锯齿形氮化铝纳米带负阻器件电子输运性质研究

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作者 黄绛雪 黄启俊 +2 位作者 何进 王豪 常胜 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2025年第2期85-90,共6页

低维纳米带材料因为其结构的特异性而呈现出新奇的物理性质.修饰纳米带的边缘能够调制其电子性质.本文运用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,探究了锯齿形氮化铝纳米带(ZAlNNR)单边氟化、单边氯化以及单边氢化的电子结构和输... 低维纳米带材料因为其结构的特异性而呈现出新奇的物理性质.修饰纳米带的边缘能够调制其电子性质.本文运用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,探究了锯齿形氮化铝纳米带(ZAlNNR)单边氟化、单边氯化以及单边氢化的电子结构和输运特性.研究表明:锯齿型氮化铝纳米带可以通过以上手段实现能带结构的半导体-金属转换.计算电子输运特性,我们发现三种边缘修饰的器件均呈现出负微分电阻效应,其中AlN-F器件有最大峰谷电流比(PVCR),达到了1.78×10^(7),是硅烯纳米器件以及黑磷纳米器件的10^(6)倍.值得一提的是,相比于H-AlN-Cove纳米器件,AlN-F器件能够在更小的偏压范围内实现高PVCR.该结果为锯齿形氮化铝纳米带在低功耗纳米器件中的应用提供了广泛的前景. 展开更多

关键词 锯齿形氮化铝纳米带 电子输运 负微分电阻效应 第一性原理

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Mg_(2)Sn机械性质及热电输运性能的第一性原理计算

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作者 陈松 毛文蔚 王卫国 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第9期1633-1639,共7页

窄带隙半导体材料Mg_(2)Sn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Mg_(2)Sn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... 窄带隙半导体材料Mg_(2)Sn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Mg_(2)Sn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Mg_(2)Sn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Mg_(2)Sn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,Mg_(2)Sn的德拜温度开始趋于平缓且不高于315 K,表明Mg_(2)Sn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Mg_(2)Sn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,Mg_(2)Sn 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Mg_(2)Sn热电性能的研究提供借鉴。 展开更多

关键词 第一性原理 Mg_(2)Sn 弹性性能 玻尔兹曼输运 热电性能 掺杂

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B、N掺杂对α-石墨炔热电输运特性的影响

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作者 蒋旭浩 刘远超 +3 位作者 李耑 徐一帆 李梓硕 刘新昊 《材料导报》 北大核心 2025年第10期19-25,共7页

作为新兴二维纳米结构材料,石墨炔在热电领域具有广阔的应用前景。为了进一步提高其热电性能,采用基于第一性原理的计算方法,深入研究了B、N掺杂的调控方法对α-石墨炔的热电输运特性的影响规律。研究结果表明,B、N掺杂后α-石墨炔的热... 作为新兴二维纳米结构材料,石墨炔在热电领域具有广阔的应用前景。为了进一步提高其热电性能,采用基于第一性原理的计算方法,深入研究了B、N掺杂的调控方法对α-石墨炔的热电输运特性的影响规律。研究结果表明,B、N掺杂后α-石墨炔的热导率降低,随着温度的升高其热导率进一步降低;对于其电输运能力,随着掺杂浓度的提高,α-石墨炔表现出从半导体性到金属性再到半导体性的转变;在最佳载流子浓度下,其最大功率因数从0.011 W/(m·K^(2))增至0.019 W/(m·K^(2)),最大热电优值从0.566增至2.414,热电转换效率得到数倍提高。这表明B、N掺杂可以有效调控α-石墨炔的热电输运特性。研究结果可为石墨炔热电性能的调控提供理论参考,推动其在热电领域的实际应用进程。 展开更多

关键词 石墨炔 掺杂 第一性原理 声子热输运 热电优值 调控

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电场对单层硼烯热输运特性的调控机理

14

作者 孟晋 李楠 +1 位作者 杨忠华 周勃 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第5期649-655,共7页

【目的】材料热传输特性中的各向异性与各向同性是其基本属性之一,在实际应用中至关重要。然而,目前针对从各向异性到各向同性调控的研究主要依赖于结构设计或材料加工,这些方法耗时长、成本高且不可逆,极大限制了该特性在实际应用中的... 【目的】材料热传输特性中的各向异性与各向同性是其基本属性之一,在实际应用中至关重要。然而,目前针对从各向异性到各向同性调控的研究主要依赖于结构设计或材料加工,这些方法耗时长、成本高且不可逆,极大限制了该特性在实际应用中的灵活性。为此,本文提出利用外加电场调控二维硼烯热传输特性的方案,探索一种无需改变材料原子结构即可实现稳定且可逆调控的新方法。【方法】基于第一性原理计算,结合声子玻尔兹曼输运方程,系统研究了外加电场对硼烯热传输特性的影响。通过量化电场强度对声子寿命、热导率及其各向异性的调控效应,系统揭示其内在物理机理,并以平面内两方向(x方向和y方向)热导率的比值作为各向异性变化的表征指标。【结果】在外加电场作用下,硼烯平面内两方向的晶格热导率显著增加且逐步达到峰值,最大增幅可达2.82倍;与此同时,热导率的本征各向异性比提升至峰值2.13。随着电场强度的进一步增加,热导率迅速下降,各向异性表现出振荡式衰减。当电场强度增加至0.4 V/时,热导率大幅下降,而各向异性比减小至1.25时,表现为近乎各向同性的热传输特性。进一步分析表明,这种从各向异性到各向同性的异常热传输转变,根本原因在于中等强度电场和高强度电场分别使声子寿命显著增强与大幅下降,从而对热导率产生放大或削弱的作用。【结论】通过外加电场调控声子寿命,可以在不改变材料原子结构的条件下实现对二维硼烯热传输稳定性和可逆性的精确调控。该方法有效克服了传统调控方法的局限性,为声子热传输各向异性的精准调控提供了新的理论和技术路径,尤其在纳米电子器件热管理和热电能量转换等领域展现出广阔的应用前景。 展开更多

关键词 二维硼烯 晶格导热性 第一性原理 玻尔兹曼输运方程 声子 电场调控 各项同性 各项异性

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氮化硼纳米管热输运性能的分子动力学模拟 被引量：3

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作者 高宇飞 孟庆元 +2 位作者 张璐 刘甲秋 荆宇航 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1077-1084,共8页

采用基于声子散射理论的Boltzmann-Peierls声子传输方程(BTE)和非平衡态分子动力学模拟(NEMD)方法研究了氮化硼纳米管(BNNT)的热输运性能.分析了BNNT的热力耦合效应,通过BTE与NEMD两种方法相结合,分析了温度和长度对BNNT热输运性能的影... 采用基于声子散射理论的Boltzmann-Peierls声子传输方程(BTE)和非平衡态分子动力学模拟(NEMD)方法研究了氮化硼纳米管(BNNT)的热输运性能.分析了BNNT的热力耦合效应,通过BTE与NEMD两种方法相结合,分析了温度和长度对BNNT热输运性能的影响,并应用量子修正扩大了NEMD的研究范围.结果表明:随着拉伸或压缩应变的增加,BNNT热输运性能均呈降低的趋势.通过计算声子态密度(PDOS)在理论上分析了以上结果,发现在拉伸状态下,声子模式的变化是决定BNNT热输运性能变化的主要因素;在压缩状态下,热导率变化是由于模型发生明显的屈曲变形引起的.在低温段,BNNT的热输运性能受量子效应影响最初有一个线性增加的过程,当温度超过一定值时,其开始显著地降低;当BNNT长度小于120nm时,随着长度的增加,其弹道性能逐渐减弱,但仍主要体现为弹道特征,其热导率(κ)与长度(L)基本满足κ∝Lα这一关系. 展开更多

关键词 氮化硼纳米管 热输运性能 Boltzmann-Peierls声子传输方程 非平衡态分子动力学模拟 声子态密度 量子修正

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ZnO纳米锥场发射效应因子计算及其第一性原理研究

16

作者 何银花 王发展 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期3692-3698,共7页

建立ZnO-NC(氧化锌纳米锥)数学模型,对静电场中其尖端的电势和电场进行数值计算,得到场发射效应因子表达式为β=H/8πε0·h/d(其中h和d分别为ZnO-NC的高度和尖端直径);在此基础上,采用第一性原理计算方法,进一步研究了不同高度ZnO... 建立ZnO-NC(氧化锌纳米锥)数学模型,对静电场中其尖端的电势和电场进行数值计算,得到场发射效应因子表达式为β=H/8πε0·h/d(其中h和d分别为ZnO-NC的高度和尖端直径);在此基础上,采用第一性原理计算方法,进一步研究了不同高度ZnO-NC的场发射性能,结果表明:在ZnO-NC结构稳定的情况下,随着h的增加其尖端场发射效应因子β增大,根据DOS(态密度)、电子密度、Mulliken电荷、能隙及有效功函数的计算,可知h对尖端场发射性能影响显著,通过控制ZnO-NC的高度可有效提高其场发射性能。 展开更多

关键词 第一性原理 氧化锌纳米锥 场发射效应因子 电子输运 场发射

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单层BiSbTeSe_(2)热电性能的第一性原理研究 被引量：1

17

作者 张倩 毕亚军 李佳 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第10期1780-1786,共7页

本文利用第一性原理计算并结合玻尔兹曼输运方程,预测了一种热电性能优良的新型Bi_(2)Te_(3)基材料,即单层BiSbTeSe_(2)。通过系统计算单层BiSbTeSe_(2)的电子能带结构和热电输运性质,发现单层BiSbTeSe_(2)在300 K时的塞贝克系数达到最... 本文利用第一性原理计算并结合玻尔兹曼输运方程,预测了一种热电性能优良的新型Bi_(2)Te_(3)基材料,即单层BiSbTeSe_(2)。通过系统计算单层BiSbTeSe_(2)的电子能带结构和热电输运性质,发现单层BiSbTeSe_(2)在300 K时的塞贝克系数达到最高值(522μV·K^(-1)),在500 K时功率因子与弛豫时间的比值最大为5.78 W·m^(-1)·K^(-2)·s^(-1)。除此之外,单层BiSbTeSe_(2)还具有较低的晶格热导率和较高的迁移率。在最佳p型掺杂下,单层BiSbTeSe_(2)在500 K时的热电优值ZT高达3.95。单层BiSbTeSe_(2)的优良性能表明其在300~500 K的中温热电器件领域具有潜在的应用价值,可以为进一步开发高性能Bi_(2)Te_(3)基热电材料提供设计依据。 展开更多

关键词 第一性原理 Bi_(2)Te_(3)基材料 电子结构 热电输运 热电优值 层状材料

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热电材料的第一性原理高通量研究 被引量：6

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作者 李鑫 席丽丽 杨炯 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期236-246,共11页

热电材料是一种新型能量转换材料,在温差发电或通电制冷等领域具有广泛应用。热电优值ZT值是衡量热电材料能量转换效率的关键参数,ZT值要求热电材料具有优异的电输运性能及较低的热导率。传统第一性原理热电材料研究往往关注少量样本下... 热电材料是一种新型能量转换材料,在温差发电或通电制冷等领域具有广泛应用。热电优值ZT值是衡量热电材料能量转换效率的关键参数,ZT值要求热电材料具有优异的电输运性能及较低的热导率。传统第一性原理热电材料研究往往关注少量样本下的电热输运性质理解与优化,很难得到系统性的规律,也不利于新体系的设计优化。材料基因组计划力求通过大数据、高通量手段去加速材料设计与发现,具有广阔的发展前景。在热电材料研究领域,第一性原理高通量计算也将在新材料预测与性能优化等方面起到越来越重要的作用。另一方面,高通量研究也带来了新的挑战,譬如电热输运性质的高通量算法发展、大数据分析手段等等,这些方面的问题决定了高通量方法在材料应用中的效率与准确性。本文综述了热电材料中现有的电热输运性质高通量计算方法,介绍了这些方法具体的应用案例,并对高通量与热电材料结合的未来发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 高通量 第一性原理 热电材料 电热输运 综述

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铁掺杂五边形石墨烯对CO气敏性的第一性原理研究

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作者 邵志刚 万龙飞 刘平平 《华南师范大学学报（自然科学版）》 北大核心 2023年第5期59-64,共6页

基于非平衡格林函数结合密度泛函理论,采用第一性原理计算了五边形石墨烯(PG)、CO/PG、Fe-PG和CO/Fe-PG这4种体系的电子性质和输运性质,探究PG以及Fe-PG对CO分子的气敏性。首先,Fe-PG在吸附CO分子过程中大量电荷发生转移,同时具有较低... 基于非平衡格林函数结合密度泛函理论,采用第一性原理计算了五边形石墨烯(PG)、CO/PG、Fe-PG和CO/Fe-PG这4种体系的电子性质和输运性质,探究PG以及Fe-PG对CO分子的气敏性。首先,Fe-PG在吸附CO分子过程中大量电荷发生转移,同时具有较低的吸附能,说明CO分子与Fe-PG之间的相互作用较强,表明Fe-PG体系对CO分子的吸附更加敏感。其次,计算出了4种体系的态密度,结果发现Fe-PG和CO/Fe-PG体系之间的态密度发生较大变化,这进一步说明了CO分子与Fe-PG之间具有较强的相互作用,Fe-PG体系对CO分子的吸附具有较为敏感的特性。最后,计算其输运性质,通过输运电流的结果对比发现Fe-PG对CO分子的敏感度比原始PG高出2个数量级,且在零偏压下的透射谱进一步证明Fe-PG是一种检测CO分子的良好传感材料。该研究表明,在PG结构体系中适当引入Fe原子掺杂,可以大幅提升PG对CO分子的气敏性。 展开更多

关键词 五边形石墨烯 一氧化碳 输运性质 第一性原理

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掺杂对锯齿形(Zigzag)石墨烯纳米带输运性质的影响 被引量：2

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作者 安丽萍 刘春梅 +1 位作者 刘正方 刘念华 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期5-8,共4页

基于第一性原理计算,研究了掺杂对锯齿形石墨烯纳米带电子输运性质的影响。研究发现,掺杂原子种类、掺杂位置的不同将对电子输运产生极大的影响。当中间散射区域的中心C原子被B杂质原子代替时,在电子输运谱的费米能级以下会出现一个零... 基于第一性原理计算,研究了掺杂对锯齿形石墨烯纳米带电子输运性质的影响。研究发现,掺杂原子种类、掺杂位置的不同将对电子输运产生极大的影响。当中间散射区域的中心C原子被B杂质原子代替时,在电子输运谱的费米能级以下会出现一个零透射的波谷,而另一侧则不变;当带中心杂质为N原子时情况正好相反。零透射波谷的出现意味着有带隙产生,即发生了从金属到半导体的转变。当杂质原子从中心位置移到带边缘时,波谷将移到费米能级的另一侧,从而引起从受主到施主特征的转变,这是杂质原子的束缚态与边缘态相互作用的结果。 展开更多

关键词 第一性原理 锯齿形石墨烯纳米带 掺杂 输运性质

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