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厦门大学学位论文著作权使用声明本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》 等规定保留和使用此学位论文,并向主管部门或其指定机构送交学位 论文(包括纸质版和电子版),允许学位论文进入厦门大学图书馆及 其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、 硕士学位论文共建单位数据库进行检索,将学位论文的标题和摘要汇 编出版,采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于: ( )1.经厦门大学必威体育官网网址委员会审查核定的必威体育官网网址学位论文, 于 年 月 日解密,解密后适用上述授权。 | (√)2.不必威体育官网网址,适用上述授权。 (请在以上相应括号内打“、,”或填上相应内容。必威体育官网网址学位论文 应是已经厦门大学必威体育官网网址委员会审定过的学位论文,未经厦门大学必威体育官网网址 委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的,默认 为公开学位论文,均适用上述授权。) 声明人(签名)夕壶众 加I眸y月【5/日 万方数据 摘要由于化石能源的飞速消耗以及人类在应用化石能源过程中造成的环境污染, 摘要 由于化石能源的飞速消耗以及人类在应用化石能源过程中造成的环境污染, 开发清洁可持续的新能源成为研究热点,热电作为新能源开发中的一员,在研究 中遇到的主要问题是材料的热电转换效率难以提高。本文的主要工作是以第一性 原理为基础,以SiC,GaN,ZnO等几种宽禁带半导体为对象,研究宽禁带半导体 材料结构变化与其热电效率高低的关系。通过Quantum espresso和wlEN2k计算 材料的电子结构,再用Boltztrap软件计算材料的热电性质,我们可以比较不同结 构的同种化合物热电性质的变化情况,并找出定性的规律,为实验人员提供理论 支持。 第一部分的工作主要内容是研究II一Ⅵ族化合物(ZnO),III—V族化合 物(GaN)和Ⅳ一Ⅳ族化合物(sic)在孔型掺杂时不同结构(3c.2H.4H.6H)的热电性 质的变化。结果表明,对于SiC,从3C,6H,4H至U2H,随着结构六角程度的递增, 材料热电性质随之得到提高,而GaN和ZnO并没有这种趋势;在各个结构中,4H— SiC,2H—GaN和2H—ZnO分别在各种结构中拥有最好的热电功率因子,在高温 情况下有潜在应用价值;不同族化合物热电性质与其结构的依赖程度很可能与其 离子性相关。 第二部分的主要内容是研究III族二维氮化物BN,A1N,GaN在平面内不同应力 下的电子以及热电性质。相LkBN和GaN而言,AIN---维结构在应力变化的时候更 具有稳定性,没有发生带隙类型的变化。在计算热电性能的过程中,我们用形变 势的方法计算了这三种二维材料的迁移率和弛豫时问,并把弛豫时间的计算结果 应用到后面热电优值的计算中。通过热电性能的计算,我们可以估算出在室温下 三种二维材料无应力作用时候的热电优值,结果显示P型GaN,p型AIN和n型BN 有较高的ZT值。同时我们展示三种二维材料P型掺杂和n型掺杂情况下的热电性 质随温度和载流子浓度变化而变化的二维图。最后我们比较有应力作用的时候, 材料相对功率因子的变化以及相对功率因子峰值与应力的依赖性。n型BN和p型 GaN的相对功率因子峰值与应力有很强的关联,尤其对于P型GaN,我们可以通过 调节strain来提升其热电性能。 第三部分的主要内容是通过第一性原理简单计算,对比吸收谱的结果,解 万方数据 释材料内部结构变化对其电子性质的影响。对于ZnO掺N,当有一个氧被氮替代 释材料内部结构变化对其电子性质的影响。对于ZnO掺N,当有一个氧被氮替代 后,从ZnN原先氧的电子转移会减少。正是由于这个原因,才有XAS的实验结 果。而在STO系统中,通过退火,可以使一些区域的原子重新排列,从而降低热 导率提升z丁值。 关键词:热电;宽禁带;第一性原理 II 万方数据 AbstractThermoelectric(TE)materials Abstract Thermoelectric(TE)materials have attracted lot of attention in recent years because of their ability to convert heat energy into electricity with reduced pollution. The thermal-electricity conversion efficiency ofTE materials is defined as the dimensionless figure of merit ZT and it is hard to improve.Wide-band—gap s
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