热电材料的第一性原理高通量研究

论文摘要

热电材料是一种新型能量转换材料,在温差发电或通电制冷等领域具有广泛应用。热电优值ZT值是衡量热电材料能量转换效率的关键参数,ZT值要求热电材料具有优异的电输运性能及较低的热导率。传统第一性原理热电材料研究往往关注少量样本下的电热输运性质理解与优化,很难得到系统性的规律,也不利于新体系的设计优化。材料基因组计划力求通过大数据、高通量手段去加速材料设计与发现,具有广阔的发展前景。在热电材料研究领域,第一性原理高通量计算也将在新材料预测与性能优化等方面起到越来越重要的作用。另一方面,高通量研究也带来了新的挑战,譬如电热输运性质的高通量算法发展、大数据分析手段等等,这些方面的问题决定了高通量方法在材料应用中的效率与准确性。本文综述了热电材料中现有的电热输运性质高通量计算方法,介绍了这些方法具体的应用案例,并对高通量与热电材料结合的未来发展趋势进行了展望。

论文目录

• 1 高通量热电研究方法概述
•   1.1 电输运性质理论研究方法及高通量处理
•     1.1.1 常数弛豫时间近似
•     1.1.2 常数平均自由程近似
•     1.1.3 引入迁移率的半经验模型
•     1.1.4 常数电声耦合近似
•   1.2 热输运性质理论研究方法及高通量处理
•     1.2.1 Slack模型计算热导率
•       1.2.1. 1 通过弹性模量求解格林艾森常数
•       1.2.1. 2 通过吉布斯自由能求解格林艾森常数
•     1.2.2 最小热导率
•     1.2.3 结合机器学习研究热输运性质
• 2 高通量热电材料研究实例
•   2.1 用高通量评价热电材料的电输运性质
•     2.1.1 用常数弛豫时间近似研究电输运性质
•     2.1.2 用高通量评价粉末烧结材料
•     2.1.3 基于常数电声耦合近似的高通量研究
•   2.2 通过高通量评价热电材料的热输运性质
•     2.2.1 用Slack模型计算热导率实例
•     2.2.2 用两种模型计算最小热导率
•     2.2.3 结合机器学习研究半哈斯勒合金的热导率性质
• 3 结束语
• 4 附录

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 李鑫,席丽丽,杨炯

关键词: 高通量,第一性原理,热电材料,电热输运,综述

来源: 无机材料学报 2019年03期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 材料科学

单位: 上海大学材料基因组工程研究院

基金: 国家重点研发计划(2017YFB0701600),国家自然科学基金(51572167,51632005,11574333,11674211)~~

分类号: TB34

页码: 236-246

总页数: 11

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