邢学玲
,
刘小满
,
许德华
,
闵新民
材料导报
Ca3Co4O9是一类很有希望的新型氧化物热电材料,用离散变分密度泛函方法(DFT-DVM)计算了失配层钴酸盐Ca3Co4O9的电子结构和化学键,讨论了它们与热电性能之间的关系.结果表明,Ca3Co4O9属于窄带半导体,在费米能级附近Co 3d主要对导带贡献,O 2p主要对价带贡献.Ca2CoO3层中Co-O键表现出明显的各向异性特征,在c轴方向上化学键比ab-面方向上强.Ca连接了CoO2和Ca2CoO3层的相互作用,Ca与周围O原子的弱结合有可能导致材料的低热导率.
关键词:
Ca3Co4O9
,
电子结构
,
化学键
,
热电性能
邢学玲
,
刘小满
,
许德华
,
闵新民
材料导报
采用离散变分密度泛函方法计算了Ca3Co2O6及掺铜体系,讨论了电子结构、化学键等与热电性能之间的关系.结果表明,一维Co-O链对材料的电学性能起着主导作用,Ca-O之间的弱结合导致材料具有较低的热导率.价带和导带主要由Co3d、Cu3d和O2p原子轨道贡献,价带和导带之间的能隙宽度表现半导体电子结构特征,且掺铜体系的能隙变窄,离子键和共价键减弱.由此推断,掺铜后体系的热电性能将有所改善.
关键词:
CasCo2O6
,
电子结构
,
化学键
,
热电性能
邢学玲
,
杨雷
,
罗树琼
,
刘小满
材料导报
通过建立原子簇模型,运用密度泛函离散变分法讨论了Ca3 C02 O6及掺Sr体系的电子结构与化学键.掺Sr前后价带和导带之间的能隙宽度表现出半导体特征,且掺Sr后能隙变窄,价带和导带主要由Co3d和O2p轨道贡献,表明一维Co-O链在电学性能方面起主导作用.通过对化学键分析可知,掺Sr后有利于降低Co-O链的键性.由此可知,掺Sr有利于改善Ca3Co2O的热电性能.
关键词:
Co-O链
,
掺Sr体系
,
电子结构
,
化学键
邢学玲
,
罗树琼
,
吴玉敏
,
杨雷
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2014.16.034
采用密度泛函离散变分方法计算了Pb掺杂Bi位对[Bi1.68Ca2O4]RS[CoO2]1.69的电子结构和化学键的影响,并讨论了它们与热电性能之间的关系.计算结果表明,掺Pb体系的电子结构表现出半导体特征,与未掺杂的相比,能隙变窄;掺Pb后,在-4.5～1.8 eV的能量范围内,高能态Co 3d与低能态O 2p存在着杂化作用,Pb 6p在费米能级附近的贡献增强.通过计算键级和分子波函数轨道可知,体系的计算键级在ab面和c轴方向表现出各向异性特征,掺Pb后,Co-O、Pb(Bi)-O均比未掺杂体系减弱,而Bi(Pb)-Bi的键性增强.由此推断,掺Pb体系的热电性能将有所改善.
关键词:
失配层结构
,
电子结构
,
化学键
,
热电性能
邢学玲
,
刘小满
,
杨雷
,
罗树琼
材料导报
采用密度泛函离散变分法计算了具有不同中间层的Na-Co-O和Ca-Co-O体系的电子结构和化学键.结果表明,在费米能级附近,两体系均有较强的峰值,且CoO2层中Co 3d和O 2p对价带和导带的贡献表现相似,Co3d在费米能级附近做主要贡献.通过对中间层比较分析可知,Na层中Na-Na之间存在金属键,而Ca2 CoO3层则表现出明显的各向异性特征,这些也可从键级计算与波函数图形中看出.两体系的层间分别存在Na-O和Ca-O的弱结合,在NCO体系中还存在Na-Co的键性弱结合.由此可以看出,对两体系Na、Co和Ca的组分调节都将对材料的热学和电学性能产生影响.
关键词:
层状钴酸盐氧化物
,
电子结构
,
化学键
,
热电性能
闵新民
,
朱磊
,
邢学玲
功能材料
用离散变分密度泛函分子轨道方法(DFT-DVM)和线性扩展平面波能带方法(LAPW)计算了Bi2Te3与SnBi2Te4,讨论了电子结构与热电性能之间的关系.Te(Ⅱ)-Bi离子键强度和Te(Ⅰ)-Bi差别不大,而Te(Ⅱ)-Bi共价键比Te(Ⅰ)-Bi强.Te(Ⅰ)-Te(Ⅰ)原子层之间的主要相互作用是范得华力而最弱.Bi2Te3掺Sn后Te-Bi离子键增强而共价键减弱,且费米能级处带隙变小.Sn主要影响导带结构.
关键词:
碲化铋
,
掺杂
,
电子结构
,
热电性能
邢学玲
,
闵新民
,
张文芹
材料导报
氧化物热电材料是半导体热电材料中的一种,具有独特的优点和广阔的应用前景,介绍与其研究相关的基础理论,并讨论了改善热电性能的途径.钴酸盐类氧化物中的NaCo2O4、Ca3Co4O9和Ca3Co2O6处于氧化物热电材料的研究前沿,综述了它们的晶体结构、制备方法、元素掺杂、热电性能及影响因素,探讨了其进一步的发展方向.
关键词:
钴酸盐类氧化物
,
热电材料
,
热电性能
闵新民
,
邢学玲
,
张文芹
功能材料
热电材料具有重要而广阔的应用前景.氧化物热电材料可以避免传统热电材料的一些缺点而倍受重视.本文综述了NaCo2O4、Ca3Co4O9和Ca3Co2O6等系列的晶体结构、制备方法、元素掺杂与改性、电子结构计算与理论分析等,并探讨了钴酸盐热电材料的进一步发展方向.
关键词:
钴酸盐
,
热电材料
,
制备
,
电子结构
,
性能
闵新民
,
邢学玲
,
朱磊
功能材料
用离散变分密度泛函分子轨道方法(DFT-DVM)计算了Mg2Si与掺Sb,Te和Ag系列,讨论了电子结构与热电性能之间的关系.掺杂使得离子键和共价键强度降低,在费米能级附近的能隙变小,从而提高材料电导率,降低材料热导率,优化了材料的热电性能.以上结论与实验结果一致.
关键词:
硅化镁
,
掺杂
,
电子结构
,
热电性能
