新型二维SiSe的能带结构与塞贝克系数的第一性原理计算

西南大学物理科学与技术学院 杨萧玥

能够把热能直接转化成电能的热电材料近几年被广泛研究，我们采用第一性原理计算和玻耳兹曼输运理论研究了一种新型二维SiSe单层在300 K、400 K、500 K三种温度下的塞贝克系数。计算结果表明，当载流子浓度约为106cm-2时，n型SiSe单层的塞贝克系数在500 K下可达1490 μV K-1，p型SiSe单层的塞贝克系数可达1576 μV K-1，这说明SiSe可能是一种有潜力的热电材料。

近年来，由于能源的短缺及环境问题的加重，人们需要寻找新的环境友好的能源。一种可以把热能转换成电能的功能材料——热电材料，引起了科学家们的广泛关注。热能转换成电能主要依靠塞贝克效应来实现。两种不同的金属构成一个完整的闭合回路时，如果相接触的地方有温度差，那么电路中会产生温差电动势从而使电路中存在电流，这就是塞贝克效应。

塞贝克系数可以表示为：

其中，V是温差电动势，T是绝对温度，温度差和塞贝克系数越大产生的电动势越大。因此，我们可以探究材料是否具有较高的塞贝克系数，其可能是有潜力的热电材料。

随着技术的发展，许多二维范德华材料比如石墨烯、磷烯和过渡金属二卤化物等已经成功合成。已经有很多研究在理论上探索了具有良好热电性能的IV–VI族化合物，例如二维SnSe和GeSe，这些材料都有较高的塞贝克系数。因此，二维铅硫属化合物可能具有较高的塞贝克系数。到目前为止，对一些已成功合成或预测的二维材料，有关塞贝克系数的理论计算都是有限的，二维材料可能具有许多不同的结构。……