p型Na掺杂各向异性ZnO的电子性质与热电输运性质

采用密度泛函理论的第一性原理计算研究了p型Na掺杂各向异性ZnO的能带结构、光学性质、介电性质、总态密度和不同原子的分态密度,并系统分析了其热电输运性质。计算分析结果表明,p型Na掺杂ZnO为p型直接带隙半导体,其带隙增大到1.3eV,其对于光子的吸收限向低能量光子移动,体系费米能级附近的态密度大幅度提高,这主要是p态电子贡献的;在费米能级附近的导带和价带中都出现了新的能级,这些新的能级主要由Nas、Nap、Znp、Znd和Op电子形成,且他们之间存在着强耦合相互作用。Na掺杂ZnO的电输运性质具有各向异性;其价带和导带中的载流子有效质量均较大;载流子输运主要由Nas、Nap、Znp和Op电子完成。

Mg_2Si的电子结构和热电输运性质的理论研究

利用全势线性缀加平面波法,对Mg2Si的几何结构和电子结构进行了计算,得到了稳定的晶格参数以及能带和电子态密度.能带结构表明,Mg2Si为间接带隙半导体,禁带宽度为0.20eV.在此基础上利用玻尔兹曼输运理论和刚性带近似计算了材料的电导率、Seebeck系数和功率因子.结果表明,在温度为700K时p型和n型掺杂的Mg2Si功率因子达到最大时的最佳载流子浓度分别为7.749×1019cm-3和1.346×1020cm-3.结合实验热导参数,估算了700K时最高热电优值ZT可以达到0.93.通过对比不同温度下的输运系数发现,功率因子与弛豫时间之比的极大值随温度升高而增大,在中高温区使用材料的最佳掺杂浓度要高于低温区使用材料的最佳掺杂浓度.