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改进了WS2-WSe2声子晶体的热电性能:第一性原理计算的见解
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2021-3-19 , DOI: 10.1039/d0nr09169c
Dan Han 1, 2, 3, 4 , Xiaoheng Yang 1, 2, 3, 4 , Mu Du 2, 3, 4, 5 , Gongming Xin 2, 3, 4, 6 , Jingchao Zhang 7, 8, 9 , Xinyu Wang 1, 2, 3, 4, 10 , Lin Cheng 4, 11, 12
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近来,二维过渡金属二硫化二氢(TMDC)单层膜由于其优异的物理性能而备受关注。在本研究中,我们通过第一性原理计算系统地研究了不同WS 2 -WSe 2声子晶体的热电性质。首先,所有声子晶体的超晶格与热性质(SL1和SL2)和它们的各个组件(WS 2和WSE 2)进行评价,其中,晶格热导率(ķ pH值WS的)2和WSE 2单层表现出各向同性行为,而SL1和SL2单层的值表现出弱的各向异性行为。可以看出,WS 2和WSe 2单层的k ph值大于SL1和SL2单层的k ph值,这可以归因于声子基团速度和声子寿命的降低。此外,我们计算了所有单层的电子能带结构,表明所有单层都是半导体。然后,评估不同温度下的电导率,塞贝克系数,功率因数,电子热导率和ZT值。WS 2ZT最大值WSe如图2所示,在1000 K时,具有p型掺杂的SL1和SL2单层分别为0.43、0.37、0.95和0.66。可以证明SL1单层具有最大的ZT,至少比WS的ZT高两倍。 2和WSe 2单层。最后,我们构建了两种带有周期性孔的声子晶体(PCH1和PCH2),并评估了其热电性能。可以观察到,PCH2结构显示出最佳的热电性能。PCH2结构的ZT最大值可以沿着xy掺杂p型掺杂,分别达到2.53和4.54方向,比SL1单层的方向高2.66倍和6.75倍。这项工作提供了一种获得更高热电性能的新策略,并演示了声子晶体在基于TMDC的纳米电子设备中的潜在应用。



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更新日期:2021-04-14
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