在最近发表在《杂志》上的评论中ACS应用能源材料亚博网站下载，研究人员讨论了KMGBI中热电性能的准2D载体运输。
学习：KMGBI的准2D载体运输，用于有希望的热电性能。图片来源：luchschenf/shutterstock.com
背景
需要集中精力来增加可再生能源供应，以满足世界上不断增长的能源需求。热电学一直是一个重要的研究领域，它将这种废热变成了动力。三元夫妇合金（HHA）在TE应用中表现出了希望。
最近，已经做了很多工作来找到具有潜在特征的新型HHA。迄今为止，ANISN（A = Zr，Ti或HF）相关的化合物的家族是迄今为止发现的最佳HHA之一。纯HHA中的te值得很低。为了提高理想晶体的TE性能，通过掺杂或压力来修改管理参数至关重要。
从理论上讲，半古典玻尔兹曼传输方程可用于研究掺杂在完美晶体中的影响。基于几种密度功能理论（DFT）的研究涵盖了KMGBI。已经观察到如何在四方相中在室温下实验结晶。在广义梯度近似（GGA）中，预计KMGBI的四方相将表现出363 MeV的带隙，当考虑到旋转轨道耦合（SOC）效应时，它会关闭。尽管有许多相反的报道，但从热电学的角度从未从热电学的角度进行研究。
关于研究
在这项研究中，作者证明了KMGBI如何产生大量的非谐度，从而导致低晶格的导热率。在约600 K的温度下，这导致了高功绩的高图，ZT = 2.21的P型。对电子和声子色散的彻底检查表明，KMGBI具有有趣的准2D结构。作者还描述了如何使用平坦的归化价频段和强旋轨耦合通过合金工程来进一步提高KMGBI的TE性能。
该小组谈到了KMGBI，这是一个重要的三元女性分子。他们首先确认KMGBI表现出准2D字符。准2D材料的异常光学，电气和热性能使它们成为温度控制，电子，能量转换和其他应用的理想候选者。亚博网站下载检查了所提出的分层晶体结构（如KMGBI）的不同特征。
研究人员提供了彻底的分析，表明KMGBI是TE应用程序的一个不错选择，通过开发合适的合金，可以进一步提高效率。这些发现基于HSE06+GW方案的高度准确的频段/顺序计算，该计算将SOC影响考虑在内。
还进行了热电特性的明确评估。仔细地计算了晶格导热率（κL）和载体松弛时间（τ），这是对值得值得信赖的绩效估计所必需的。对光学声子模式如何影响ZT和晶格的热导率进行了详尽的分析。由于准2D性质和有效的SOC效应引起的有趣的平面价带特征，因此进一步研究了合金工程kmgbi的TE性能的前景。
观察
在HSE06水平上，纯kmgbi的带隙从0.83 eV增加到0.9 eV，在HSE06+SOC水平下，纯kmgbi的0.22 eV增加到0.29 eV，在BI站点合金为12.5％。在k个位置，在PBE水平上看到了12.5％的LI的直条间隙为0.39 eV；但是，考虑到SOC的考虑时，此差距却消失了。与0.76的N型传导的ZT值相比，P型传导达到了高度高的ZT值2.21。
通过在K处替换LI，在BI站点上，频带隙增加了，而乐队曲率几乎没有影响，从而增强了TE性能。ZT中观察到50％的合金效果，提高了10％–11％。从电子和声子结构以及热电，声子和电气结构的全面模拟显示了该材料的准2D性质。
Valence频段边缘的平面频带特征是通过添加SOC保留的。这样的平面条带对潜在的电子传输非常有帮助。此外，KMGBI表现出优质的导热率和出色的热传递。由于其具有优势的电和热传输，KMGBI是一个强大的选择，其功绩ZT高达2.21。
发现Li是为了帮助扩大钾含量时的宽度，因为它是较轻的元素。BI地点的砷掺杂也减少了自旋轨道耦合，从而再次增加了带隙。
结论
总之，这项研究理论上研究了实验产生的kmgbi的热电特性。与大多数其他A量级计算相比，混合HSE06+GW技术用于进行更精确的带隙和带顺序预测。研究了KMGBI的不同替代合金，以提高TE效率。保持价带边界的平坦乐队特征有助于改善乐队差距。
作者预计，KMGBI的ZT增长了10–11％，并提出了合金。他们提到，由于L和高ZT值非常低，KMGBI是进一步实验研究的非常有趣的TE候选者。
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来源
Vikram，Sahni，B.，Jain，A。等。KMGBI的准2D载体运输，用于有希望的热电性能。ACS应用能源材料（2022）。亚博网站下载https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaem.2C01685
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