Cl, Br, I掺杂改进单晶SnSe热电性能的研究

为改进单晶SnSe的热电性能,通过掺杂Cl, Br和I元素,基于第一性原理和分子动力学模拟计算了掺杂前后模型的态密度、Mulliken布居分析、声子速度和德拜温度等指标来分析材料热电性能的变化。研究结果表明,与本征SnSe相比,Cl, Br和I掺杂可以增大单晶SnSe的态密度峰值,减弱分子间作用力,降低声子速度和德拜温度,进而达到提升材料热电性能的效果,其中I元素显著提升了SnSe的电性能,Br元素能有效降低热导率并改善材料的热性能。在此基础上,进一步研究了3种掺杂元素提升材料热电性能的最优工作温度区间,结果表明,在400~500 K时掺杂Cl, Br和I能显著提升SnSe材料的电性能;在600 K时掺杂Cl和I能显著改善SnSe材料的热性能,在300 K时掺杂Br可显著降低SnSe材料的热导率。整体来看,在400 K时掺杂Cl, Br和I对提高单晶SnSe的热电性能效果更优。