张欣然（河北大学,物理科学与技术学院,河北省光电信息材料重点实验室,河北保定071002）

电子和空穴掺杂CdO热电材料的第一性原理研究

张欣然
（河北大学,物理科学与技术学院,河北省光电信息材料重点实验室,河北保定071002）

摘要：采用密度泛函理论下的第一性原理计算方法结合波尔兹曼输运理论，讨论不同电子和空穴掺杂浓度对CdO材料的电子结构及其热电输运特性的影响。通过能带结构以及态密度的计算，分析掺杂后CdO的导带底和价带顶在费米能级附近的变化情况;在高温区电子和空穴掺杂CdO的赛贝克系数的绝对值都是随温度的升高而升高。空穴掺杂后的载流子浓度比电子掺杂大,且空穴掺杂对CdO赛贝克系数的提高比电子掺杂要多。

关键词：第一性原理方法；热电材料；电子结构；赛贝克系数

热电材料是将热能与电能直接相互转换的一种环境友好型功能材料，在温差发电和制冷领域有着广阔的应用潜力，寻找并开发高性能的热电转换材料是当务之急。金属氧化物陶瓷材料引起了研究人员极大的兴趣，被认为是最具潜力的热电材料之一[1]。

氧化镉（CdO）是宽带隙的金属氧化物半导体材料，存在的氧空位和镉间隙缺陷使其具有较高的载流子浓度，具有优异电学性能，而被应用于平板显示装置以及光电子装置等领域[2]。本文中，利用波尔兹曼输运理论计算不同电子和空穴掺杂浓度的CdO赛贝克系数随温度的变化情况，这为理解CdO的热电输运性质及设计CdO基的热电材料提供了理论依据[3]。……