钛原子位置对立方BaTiO3电子结构的影响

本文基于密度泛函理论(DFT)的第一原理方法,计算了Ti原子位置对BaTiO3电子结构的影响.Ti的位置变化导致晶格畸变,使电子结构发生变化;从能带结构、能态密度(DOS)、电子密度、Mulliken布居等计算结果分析表明,导带和价带主要由Ti的3d电子和O的2p电子,Ti原子位置的变化,使Ti的3d电子能量分布上移,而O的2p电子能量下移;Ti位置变化,Ti的3d电子与的sp电子形成的杂化轨道更趋向离子化,以致于使OI出现了正电荷,表明发生了的2p电子向Ti的转移;O原子电子的转移使得Ti原子在导带的3d电子能量降低,与O原子在价带的2p电子能量重叠,禁带消失;随着畸变程度提高,转移逐渐增强,使禁带宽度逐渐减小,直至完全消失.     

Mg_2Si_(0.3)Sn_(0.7)掺杂Ag和Li的热电性能对比

采用两步固相法合成了物相均匀的Mg_(2(1–x))Ag_(2x)Si_(0.3)Sn_(0.7)(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)和Mg_(2(1–y))Li_(2y)Si_(0.3)Sn_(0.7) (y=0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08)热电材料,测试了室温物理性能和室温至773 K的热电性能,研究了不同掺杂剂的固溶度、微观结构、载流子浓度、电性能和热输运. X射线衍射图谱和扫描电子显微镜图像显示掺杂Ag和Li的固溶度分别为x=0.03和y=0.06.根据单抛物线模型, p型的Mg_(2(1–x))Ag_(2x)Si_(0.3)Sn_(0.7)和Mg_(2(1–y))Li_(2y)Si_(0.3)Sn_(0.7)的有效质量为1.2m0.对比结果表明:掺杂Ag或Li的最大载流子浓度分别达到4.64×1019 cm~(–3)和15.1×1019 cm~(–3);掺杂Li元素的样品有较高的固溶度、较高的载流子浓度和较高的功率因子PF约为1.62×10~(–3) W·m~(–1)·K~(–2);掺杂Li元素样品中较高的载流子浓度能够有效抑制双极效应,显著降低双极热导率; Mg_(1.92)Li_(0.08)Si_(0.3)Sn_(0.7)的最大ZT值0.54,比Mg1.9Ag0.1Si0.3Sn0.7的最大ZT值0.34提高了大约58%.根据Callaway理论,由于质量场波动和应变场波动增强声子散射,掺杂Ag和Li元素样品的晶格热导率比未掺杂样品明显降低.