碲化铋基(Bi2Te3-xSex)热电材料的能带计算开题报告

 2022-03-22 20:36:06

1. 研究目的与意义

热电发电机,直接将热能转化为电能,长期被降级使用在空间或其他适当应用,但目前正在积极考虑一实际的余热回收系统,如汽车尾气的热能转化为电能。

尽管这些设备可以非常可靠和紧凑,但热电材料是相对低效的,为促进广泛应用,开发新的具有优异性能的热电材料(zt在 1.5以上)成为必然。

许多不同的概念已被用于具有高的热电效率的新材料的探索,如使用纳米结构降低声子热导,而高简并电子带是有利于高zt。

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2. 研究内容和预期目标

本课题通过掺杂和组分调制计算碲化铋能带结构,导出获得高的态密度的组分设计。

3. 研究的方法与步骤

1、学习并掌握广义梯度近似半导体能带计算方法; 2、了解密度函数理论; 3、计算Bi2Te3-xSex的能带结构并给出高ZT值的碲化铋基材料组分。

4. 参考文献

:1. Bell, L. E. Cooling, heating, generating power, and recovering waste heat with thermoelectric systems. Science 321, 14571461 (2008). 2. Kanatzidis, M. G. Nanostructured thermoelectrics: the new paradigm? Chem. Mater. 22, 648659 (2010). 3. Poudeu, P. F. P. et al. High thermoelectric figure of merit and nanostructuring in bulk p-type Na1-xPbmSbyTem12. Angew. Chem. Int. Edn 45, 38353839 (2006). 4. Pei, Y., Lensch-Falk, J., Toberer, E. S., Medlin, D. L. Snyder, G. J. High thermoelectric performance in PbTe due to large nanoscale Ag2Te precipitates and La doping. Adv. Funct. Mater. 21, 241249 (2011). 5. Snyder, G. J. Toberer, E. S. Complex thermoelectric materials. Nature Mater. 7, 105114 (2008). 6. Mahan, G. D. in Solid State Physics (eds Ehrenreich, H. Spaepen, F.) Vol. 51, 81157 (Academic, 1998). 7. Goldsmid, H. J. Thermoelectric Refrigeration (Plenum, 1964). 8. Dresselhaus, M. S. et al. New directions for low-dimensional thermoelectric materials. Adv. Mater. 19, 10431053 (2007). 9. Koga, T., Sun, X., Cronin, S. Dresselhaus,M. Carrier pocket engineering to design superior thermoelectric materials using GaAs/AlAs superlattices. Appl. Phys. Lett. 73, 29502952 (1998). 10. Rabina, O., Lin, Y. Dresselhaus, M. Anomalously high thermoelectric figure of merit inBi1-xSbx nanowires by carrier pocket alignment. Appl. Phys. Lett. 79, 8183 (2001). 11. Heremans, J. et al. Enhancement of thermoelectric efficiency in PbTe by distortion of the electronic density of states. Science 321, 554557 (2008).

5. 计划与进度安排

1. 2022年3月2日-2022年 3月13日:下达毕业论文任务书,指导教师向学生讲授论题的状况和要求等; 2. 2022年3月9日-3月20日:学生完成开题报告,指导教师修改和审定学生论文开题报告; 3.2022年3月23日-5月29日:学生按开题报告展开毕业论文实验,测试样品,分析数据,撰写论文; 4. 2022年4月27日-5月10日:中期检查,指导教师检查课题进展情况,布置下一步任务; 5. 2022年5月18日-5月24日:指导教师批阅论文初稿,提出修改意见; 6. 2022年5月25日-6月3日:经指导老师批阅,达到质量要求后定稿; 7. 2022年6月4日-6月10日:指导教师写出评语,给出成绩等第;评阅教师评阅; 8. 2022年6月11日-6月17日:论文答辩,答辩委员会确定成绩,填写评议书。

9. 2022年6月18日:整理材料,做好总结,上报教务处。

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