本書是一本專門介紹納米熱電材料性能的第一性原理計(jì)算的專著.書中介紹了納米熱電材料的相關(guān)理論基礎(chǔ);系統(tǒng)介紹了第一性原理計(jì)算方法:著重描述了碳納米管、石墨烯、硅烯與錯(cuò)烯、石墨快和石墨快納米管、過渡金屬硫系化合物、VA族二維材料和磷烯的熱電輸運(yùn)特性:簡要介紹了二維拓?fù)浣^緣體的拓展研究z;可為高性能納米熱電材料的設(shè)計(jì)提供參考.
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目錄
前言
第1章 納米熱電材料 1
1.1 納米尺度熱輸運(yùn) 1
1.2 熱電轉(zhuǎn)換 1
1.2.1 熱電效應(yīng) 1
1.2.2 熱電優(yōu)值與熱電轉(zhuǎn)換效率 3
1.2.3 高性能熱電材料 6
1.3 低維碳材料 7
1.3.1 碳納米管 8
1.3.2 石墨烯15
1.3.3 石墨快和石墨快納米管 32
1.4 新型工維材料 34
1.4.1 過渡金屬硫系化合物 34
1.4.2 VA 族材料 H
1.4.3 拓?fù)浣^緣體 37
1.5 低維材料熱輸運(yùn)的計(jì)算方法 44
1.5.1 分子動力學(xué)法 44
1.5.2 玻爾茲曼輸運(yùn)方程法 45
1.5.3 朗道公式法 47
參考文獻(xiàn) 48
第2章 第-性原理計(jì)算方法 65
2.1 密度泛函理論 65
2.1.1 近似基礎(chǔ) 65
2.1.2 Hohenbe電-Kohn定理 66
2.1.3 Kohn-Sham方程 67
2.1.4 交換關(guān)聯(lián)泛函 70
2.2 非平衡格林函數(shù)方法 72
2.2.1 電子NEGF 72
2.2.2 聲于-NEGF 74
2.3 第一性原理計(jì)算軟件 75
2.3.1 Quantum ESPRESSO 75
2.3.2 VASP 75
2.3.3 Siesta 76
2.3.4 Phonopy 76
2.3.5 WanT 76
2 3 6 其他軟件 77
參考文獻(xiàn) 77
第3章 碳納米管 80
3.1 碳納米管聲子的透射系數(shù) 80
3.2 碳納米管的熱輸運(yùn)特性 82
3.2.1 溫度、管徑與CNT 熱導(dǎo)的關(guān)系 82
3.2.2 曹長與CNT 熱導(dǎo)的關(guān)系 84
3.2.3 MWCNT 的熱導(dǎo) 84
3.2.4 電子對CNT 熱導(dǎo)的貢獻(xiàn) 85
3.3 碳納米管的熱電輸運(yùn)特性 88
參考文獻(xiàn) 91
第4章 石墨烯 93
4.1 石墨烯的透射系數(shù) 93
4.1.1 石墨烯的聲子透射系數(shù) 93
4.1.2 石墨烯的電子透射系數(shù) 95
4.2 石墨烯的熱輸運(yùn)特性 97
4.2.1 溫度與石墨烯熱導(dǎo)的關(guān)系 97
4.2.2 多層石墨烯的熱導(dǎo) 97
4.2.3 基底對石墨烯熱導(dǎo)的影響 102
4.2.4 電子對石墨烯熱導(dǎo)的貢獻(xiàn) 109
4.3 石墨烯的熱電性能 110
4.3.1 石墨烯本身的熱電性質(zhì) 110
4.3.2 石墨烯hBN 超晶格(G-hBN) 的熱電性質(zhì) 113
4.4鍵鍵連接石墨烯功能化條帶 116
4.4.1 有機(jī)功能團(tuán)連接 116
4.4.2 金屬原子官能團(tuán)連接 118
4.4.3 條帶寬度的影響 119
4.5硅烯與錯(cuò)烯 120
4.5.1 二維單層結(jié)構(gòu) 120
4.5.2 一維條帶結(jié)構(gòu) 121
參考文獻(xiàn) 122
第5章 石墨娘和石墨烘納米管 125
5.1 石墨烘 125
5.1.1 石墨快的透射系數(shù) 125
5.1.2 石墨快的熱導(dǎo) 128
5.1.3 石墨快的熱電性質(zhì) 130
5.2 石墨快納米管 133
5.2.1 石墨快納米管(G-hBN)的透射系數(shù)· 133
5.2.2 石墨快納米管的聲于熱導(dǎo) 136
5.2.3 石墨訣納米管的熱電性質(zhì) 136
參考文獻(xiàn) 140
第6章 過渡金屬硫系化合物的熱電輸運(yùn) 141
6.1 二維單層與納米管結(jié)構(gòu) 141
6.1.1 電子結(jié)構(gòu) 143
6.1.2 熱電輸運(yùn)特性 146
6.1.3 管徑的影響 150
6.2 WSe2納米條帶 152
6.2.1 體系結(jié)構(gòu) 153
6.2.2 電子結(jié)構(gòu) 155
6.2.3 聲于譜與熱導(dǎo) 157
6.2.4 商熱電優(yōu)值和邊緣不規(guī)則效應(yīng) 159
參考文獻(xiàn) 161
第7章 VA 族二維材料的熱電輸運(yùn) 164
7.1 VA 族二維材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 164
7.2 VA 族二維材料的輸運(yùn)特性 166
7.2.1 聲于譜與熱力學(xué)穩(wěn)定性 166
7.2.2 電子結(jié)構(gòu) 168
7.3 VA 族二維材料的熱電性能 170
7.3.1 熱電因子分析 170
7.3.2 應(yīng)力效應(yīng)對熱電性能的提升 173
7.4 磷烯 175
7.4.1 二維磷烯結(jié)構(gòu) 175
7.4.2 一維磷烯結(jié)構(gòu) 177
8.1 體系結(jié)構(gòu) 181
8.1.1 原子結(jié)構(gòu) 181
8.1.2 體系穩(wěn)定性分析 183
8.2 自旋軌道精合作用 185
8.2.1 電子能帶 185
8.2.2 拓?fù)洳蛔兞康挠?jì)算 186
8.3 應(yīng)力效應(yīng) 187
8.4 一維納米條帶表面態(tài) 189
參考文獻(xiàn) 191
附錄一名詞釋義 192
附錄二自編程序代碼 196
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