本书是一本专门介绍纳米热电材料性能的第一性原理计算的专著.书中介绍了纳米热电材料的相关理论基础;系统介绍了第一性原理计算方法:着重描述了碳纳米管、石墨烯、硅烯与错烯、石墨快和石墨快纳米管、过渡金属硫系化合物、VA族二维材料和磷烯的热电输运特性:简要介绍了二维拓扑绝缘体的拓展研究z;可为高性能纳米热电材料的设计提供参考.
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目录
前言
第1章 纳米热电材料 1
1.1 纳米尺度热输运 1
1.2 热电转换 1
1.2.1 热电效应 1
1.2.2 热电优值与热电转换效率 3
1.2.3 高性能热电材料 6
1.3 低维碳材料 7
1.3.1 碳纳米管 8
1.3.2 石墨烯15
1.3.3 石墨快和石墨快纳米管 32
1.4 新型工维材料 34
1.4.1 过渡金属硫系化合物 34
1.4.2 VA 族材料 H
1.4.3 拓扑绝缘体 37
1.5 低维材料热输运的计算方法 44
1.5.1 分子动力学法 44
1.5.2 玻尔兹曼输运方程法 45
1.5.3 朗道公式法 47
参考文献 48
第2章 第-性原理计算方法 65
2.1 密度泛函理论 65
2.1.1 近似基础 65
2.1.2 Hohenbe电-Kohn定理 66
2.1.3 Kohn-Sham方程 67
2.1.4 交换关联泛函 70
2.2 非平衡格林函数方法 72
2.2.1 电子NEGF 72
2.2.2 声于-NEGF 74
2.3 第一性原理计算软件 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 其他软件 77
参考文献 77
第3章 碳纳米管 80
3.1 碳纳米管声子的透射系数 80
3.2 碳纳米管的热输运特性 82
3.2.1 温度、管径与CNT 热导的关系 82
3.2.2 曹长与CNT 热导的关系 84
3.2.3 MWCNT 的热导 84
3.2.4 电子对CNT 热导的贡献 85
3.3 碳纳米管的热电输运特性 88
参考文献 91
第4章 石墨烯 93
4.1 石墨烯的透射系数 93
4.1.1 石墨烯的声子透射系数 93
4.1.2 石墨烯的电子透射系数 95
4.2 石墨烯的热输运特性 97
4.2.1 温度与石墨烯热导的关系 97
4.2.2 多层石墨烯的热导 97
4.2.3 基底对石墨烯热导的影响 102
4.2.4 电子对石墨烯热导的贡献 109
4.3 石墨烯的热电性能 110
4.3.1 石墨烯本身的热电性质 110
4.3.2 石墨烯hBN 超晶格(G-hBN) 的热电性质 113
4.4键键连接石墨烯功能化条带 116
4.4.1 有机功能团连接 116
4.4.2 金属原子官能团连接 118
4.4.3 条带宽度的影响 119
4.5硅烯与错烯 120
4.5.1 二维单层结构 120
4.5.2 一维条带结构 121
参考文献 122
第5章 石墨娘和石墨烘纳米管 125
5.1 石墨烘 125
5.1.1 石墨快的透射系数 125
5.1.2 石墨快的热导 128
5.1.3 石墨快的热电性质 130
5.2 石墨快纳米管 133
5.2.1 石墨快纳米管(G-hBN)的透射系数· 133
5.2.2 石墨快纳米管的声于热导 136
5.2.3 石墨诀纳米管的热电性质 136
参考文献 140
第6章 过渡金属硫系化合物的热电输运 141
6.1 二维单层与纳米管结构 141
6.1.1 电子结构 143
6.1.2 热电输运特性 146
6.1.3 管径的影响 150
6.2 WSe2纳米条带 152
6.2.1 体系结构 153
6.2.2 电子结构 155
6.2.3 声于谱与热导 157
6.2.4 商热电优值和边缘不规则效应 159
参考文献 161
第7章 VA 族二维材料的热电输运 164
7.1 VA 族二维材料的结构设计 164
7.2 VA 族二维材料的输运特性 166
7.2.1 声于谱与热力学稳定性 166
7.2.2 电子结构 168
7.3 VA 族二维材料的热电性能 170
7.3.1 热电因子分析 170
7.3.2 应力效应对热电性能的提升 173
7.4 磷烯 175
7.4.1 二维磷烯结构 175
7.4.2 一维磷烯结构 177
8.1 体系结构 181
8.1.1 原子结构 181
8.1.2 体系稳定性分析 183
8.2 自旋轨道精合作用 185
8.2.1 电子能带 185
8.2.2 拓扑不变量的计算 186
8.3 应力效应 187
8.4 一维纳米条带表面态 189
参考文献 191
附录一名词释义 192
附录二自编程序代码 196
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