X3N2O2 (X = Hf,Zr) MXene单层的热电特性:一个第一原则研究
Xinxin Yan1, Wei Cao2, Haohuan Li1
1Department of Orthopedics, Renmin Hospital, Wuhan University Wuhan 430060 China lihaohuan@whu.edu.cn.
RSC advances
|June 19, 2023
概括
这项研究探讨了热电材料,发现Hf3N2O2 MXene单层在能量收集方面优于Zr3N2O2. 这些材料在先进的热电器件中显示出有前途的n型导电性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 凝聚物质物理学 凝聚物质物理学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- MXene单层具有独特的特性,特别是高导电性,使其成为热电应用的前景.
- 热电材料将热能转化为电能,这对于废热回收和固态冷却至关重要.
研究的目的:
- 理论上研究X3N2O2 (X = Hf, Zr) MXene单层的热电特性.
- 分析电子 - 声子合对它们的热电性能的影响.
主要方法:
- 使用密度函数理论 (DFT) 的计算.
- 电子-声波合效应被纳入了分析.
- 计算了电子带结构和声分散.
主要成果:
- 由于结构相似,X3N2O2 MXene单层表现出类似的电子和声子运输.
- 导电带中的多谷特性有利于n型运输而不是p型运输.
- Hf3N2O2实现了32μW cm−1 K−2的n型功率因子峰值,而Zr3N2O2达到23μW cm−1 K−2.2.
- Hf3N2O2 的晶格导热率低于 Zr3N2O2.2. 的晶格导热率.
结论:
- Hf3N2O2 MXene单层比Zr3N2O2对应物更适合用于热电应用.
- 最佳n型热电功率图 (ZT) 值为Hf3N2O2的0.36和Zr3N2O2的0.15在700 K.
- 这些发现支持可穿戴热电设备和传感器的开发.
