 |
 |
 |
 |
 |
 |
||
 |
 |
 |
 |
 |
| 查看: 6973 | 回復(fù): 69 | ||||||
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻鐵桿木蟲 (正式寫手)
|
[交流]
從傳統(tǒng)到低維——分享關(guān)于Bi2Te3體系熱電性能模擬計(jì)算的的文章 已有3人參與
|
|||||
|
分享關(guān)于Bi2Te3體系熱電性能模擬計(jì)算的的文章（按時(shí)間先后順序）：1. Phys. Rev. B 68, 125210 (2003) http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.68.125210. 應(yīng)該是運(yùn)用Boltzmann理論計(jì)算Bi2Te3熱電性能的開山之作，直到2006年release的Boltzmann源程序（Comput. Phys. Commun. 175, 67 (2006). http://www.sciencedirect.com/sci ... i/S0010465506001305 ）才徹底解決了草根科研工作者也能順利的進(jìn)行計(jì)算模擬的難題。這篇文章采用的一些計(jì)算方法和方式也一直被沿用（以下將會(huì)講到），例如：a.弛豫時(shí)間的處理上，將理論得到的電導(dǎo)率/弛豫時(shí)間與實(shí)驗(yàn)電導(dǎo)率進(jìn)行擬合。b.估計(jì)ZT值的大小上運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的晶格熱導(dǎo)率，等等。雖然這些方法看上去很粗糙，但是通過結(jié)合經(jīng)典的Boltzmann理論和first-principle原理能得出與實(shí)驗(yàn)相符的結(jié)果不能不說這是不小的成功。接下來就是3年后的這篇2. Appl. Phys. Lett. 88, 022107 (2006). http://scitation.aip.org/content ... /10.1063/1.2162863. 同樣是處理Bi2Te3體系，同樣是運(yùn)用Boltzmann理論，在熱電系數(shù)的處理上（弛豫時(shí)間，晶格熱導(dǎo)率）同樣運(yùn)用了Phys. Rev. B 68, 125210 (2003)處理方式，這篇文章的唯一亮點(diǎn)是電子結(jié)構(gòu)的計(jì)算上運(yùn)用tight-bonding modeling，這應(yīng)該是在方法上的一個(gè)促進(jìn)。緊接著是2年后的3. Phys. Rev. B 77, 125209 (2008). http://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.77.125209. 在計(jì)算原理上也是采用first-principles原理結(jié)合Boltzmann理論，該文中的亮點(diǎn)是弛豫時(shí)間的處理上采用了Matthiessen rule，不在是簡單的與實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行擬合。另外開創(chuàng)了運(yùn)用第一性原理擬合的原子間勢(shì)（Morse勢(shì)）運(yùn)用到lammps中計(jì)算Bi2Te3的晶格熱導(dǎo)率先河，在一整套輸運(yùn)系數(shù)都是通過計(jì)算模擬的情況下計(jì)算的ZT值與實(shí)驗(yàn)符合的相當(dāng)好。接下來就是4. Phys. Rev. B 80, 165203 (2009). http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.80.165203. 這篇文章沒有計(jì)算Bi2Te3體系的輸運(yùn)系數(shù)，僅僅是在Phys. Rev. B 77, 125209 (2008)擬合的勢(shì)參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)（將復(fù)雜的two-body和three-body勢(shì)改為更為簡潔的two-body勢(shì)），然而精簡后的勢(shì)更能反應(yīng)Bi2Te3體系的物理性能，從而更加精準(zhǔn)的模擬的實(shí)驗(yàn)上測(cè)得的Bi2Te3的晶格熱導(dǎo)率。 接下來要談到Bi2Te3低維體系了（此處著重于films），我們知道Bi2Te3塊體材料的基本組成單元是5原子層（quintuple-layer，ie，QL）通過vdW結(jié)合。而低維體系在熱電性能方面更加優(yōu)異，因而從10年開始，更多的工作集中于Bi2Te3 films上，例如這篇5. Appl. Rev. Lett. 97, 212102 (2010). http://scitation.aip.org/content ... /10.1063/1.3518078. 該文利用第一性原理結(jié)合Landauer formalism計(jì)算了Bi2Te3 QL的熱電性能，預(yù)測(cè)到Bi2Te3 QL 的ZT值居然高到難以置信的7.15。我們暫且不論該ZT值的正確與否，該文的一些方法也是值得大家學(xué)習(xí)，在低維體系的計(jì)算上采用Landauer formalism （前提是該方法正確的重復(fù)了bulk Bi2Te3的熱電性能）。在此對(duì)即將踏入計(jì)算行業(yè)的同學(xué)說一句題外話：在我們運(yùn)用一種方法計(jì)算一個(gè)體系的性能時(shí)，一定要經(jīng)過嚴(yán)格的驗(yàn)證，不然就連我們自己也不能確定計(jì)算的結(jié)果是否正確。當(dāng)然這篇文章的不足體現(xiàn)在：在估算ZT值依然運(yùn)用實(shí)驗(yàn)上bulk Bi2Te3的晶格熱導(dǎo)率，運(yùn)用bulk Bi2Te3的平均自由程計(jì)算Bi2Te3 QL的輸運(yùn)系數(shù)。接下來6. Appl. Phys. Latt. 102, 093103 (2013). http://scitation.aip.org/content ... /10.1063/1.4794534. 該文應(yīng)該是Appl. Rev. Lett. 97, 212102 (2010)的一個(gè)延續(xù)，因?yàn)樵谟?jì)算方法上都是采用了DFT結(jié)合Landauer formalism，不同點(diǎn)在于體系從1QL計(jì)算到6個(gè)QL，由于在計(jì)算上存在晶格熱導(dǎo)率和平均自由程大小的不確定，該文巧妙的避開了這兩個(gè)問題采用ZTe來比較熱電性能隨著films的厚度變化。最后7. J. Appl. Lett. 116, 023706 (2014). http://scitation.aip.org/content ... /10.1063/1.4889921. 該文在低維Bi2Te3的熱電性能的處理上回歸了Boltzmann結(jié)合DFT。弛豫時(shí)間采用bulk Bi2Te3的弛豫時(shí)間，首次擬合了低維Bi2Te3的原子間勢(shì)來計(jì)算晶格熱導(dǎo)率，同時(shí)模擬計(jì)算了（Bi0.5Sb1.5）2Te3的熱電性能。該文預(yù)測(cè)傳統(tǒng)的低溫?zé)犭姴牧螧i2Te3在低維的情況下會(huì)轉(zhuǎn)變成較好的中溫（800K）熱電材料（ZT=2.2），這在之前的實(shí)驗(yàn)得到部分驗(yàn)證（文中有說明），然而，這種預(yù)測(cè)是否真正如此，還有待進(jìn)一步的驗(yàn)證。 好了，就說這么多了，我主要是為了給即將進(jìn)入熱電領(lǐng)域的同學(xué)們一個(gè)基本概況，另外就是計(jì)算方法和模型的介紹，由于僅僅局限于Bi2Te3體系，難免比較片面，文中有什么紕漏之處還請(qǐng)大家多多包涵，我個(gè)人不親睞于ATK因而文中沒有提及，一個(gè)重要原因就在于ATK的彈道輸運(yùn)在低維體系下是否真的適用，這也一直是計(jì)算界同行爭議頗大的問題（當(dāng)然文章不好發(fā)，是不是有點(diǎn)功利，0.0）。最后，對(duì)于計(jì)算模擬我想提出幾點(diǎn)看法：從當(dāng)初模擬預(yù)測(cè)好的熱電性能材料到現(xiàn)在的自說自話（特別是一些計(jì)算軟件的強(qiáng)大到只需進(jìn)行基本的模型構(gòu)造就能給出最終ZT值，我給它取名ZT值計(jì)算器），我們看到有多少文章是拿一個(gè)體系就算它的ZT值，完全脫離了實(shí)驗(yàn)和實(shí)際使用的基本原則。另外就是慢慢淪為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確的附庸工具，計(jì)算也正慢慢沒落。最后，我想問關(guān)于Bi2Te3體系，拓?fù)浣^緣體性質(zhì)和熱電性能的聯(lián)系是什么？謝謝大家�。。。ū静牧蟽H供內(nèi)部交流使用，請(qǐng)勿外傳） |
回復(fù)此樓» 收錄本帖的淘帖專輯推薦
 第一性原理和電化學(xué) | ms calculation | 熱電性能模擬 |
» 本帖已獲得的紅花（最新10朵）
花無刺» 猜你喜歡
271材料工程求調(diào)劑
已經(jīng)有5人回復(fù)
-
281求調(diào)劑（0805）
已經(jīng)有16人回復(fù)
-
304求調(diào)劑
已經(jīng)有6人回復(fù)
-
材料工程專碩調(diào)劑
已經(jīng)有6人回復(fù)
-
一志愿天大材料與化工（085600）總分338
已經(jīng)有4人回復(fù)
-
085700資源與環(huán)境308求調(diào)劑
已經(jīng)有3人回復(fù)
-
求材料調(diào)劑
已經(jīng)有8人回復(fù)
-
294求調(diào)劑材料與化工專碩
已經(jīng)有5人回復(fù)
-
一志愿華中科技大學(xué)，080502，354分求調(diào)劑
已經(jīng)有4人回復(fù)
-
一志愿吉林大學(xué)材料學(xué)碩321求調(diào)劑
已經(jīng)有6人回復(fù)
» 本主題相關(guān)商家推薦: (我也要在這里推廣)
hsyEsperanto
金蟲 (正式寫手)
- 應(yīng)助: 59 (初中生)
- 金幣: 3632.8
- 紅花: 19
- 帖子: 550
- 在線: 216.4小時(shí)
- 蟲號(hào): 2207333
- 注冊(cè): 2012-12-26
- 專業(yè): 光學(xué)和光電子材料
69樓2015-11-13 09:24:45
★
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻(金幣+1): 謝謝參與
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻(金幣+1): 謝謝參與
|
祝福 [ 發(fā)自小木蟲客戶端 ] |
2樓2014-07-11 13:36:21
★
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻(金幣+1): 謝謝參與
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻(金幣+1): 謝謝參與
 |
3樓2014-07-11 13:44:36
★
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻(金幣+1): 謝謝參與
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻(金幣+1): 謝謝參與
|
|
4樓2014-07-11 13:51:06
★
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻(金幣+1): 謝謝參與
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻(金幣+1): 謝謝參與
|
|
5樓2014-07-11 13:52:19
花無刺
木蟲 (著名寫手)
二師兄
- 應(yīng)助: 24 (小學(xué)生)
- 金幣: 4315.3
- 散金: 6
- 紅花: 109
- 帖子: 1060
- 在線: 604小時(shí)
- 蟲號(hào): 148310
- 注冊(cè): 2005-12-28
- 性別: GG
- 專業(yè): 凝聚態(tài)物性 II ：電子結(jié)構(gòu)
6樓2014-07-11 13:53:38
★
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻(金幣+1): 謝謝參與
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻(金幣+1): 謝謝參與
 |
7樓2014-07-11 13:57:55
★
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻(金幣+1): 謝謝參與
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻(金幣+1): 謝謝參與
|
贊 [ 發(fā)自小木蟲客戶端 ] |
8樓2014-07-11 13:58:07
★
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻(金幣+1): 謝謝參與
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻(金幣+1): 謝謝參與
|
|
9樓2014-07-11 13:59:26
★
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻(金幣+1): 謝謝參與
倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻(金幣+1): 謝謝參與
|
|
10樓2014-07-11 13:59:32
相關(guān)版塊跳轉(zhuǎn)
我要訂閱樓主 倔強(qiáng)的堅(jiān)果墻 的主題更新
| 最具人氣熱帖推薦 [查看全部] | 作者 | 回/看 | 最后發(fā)表 | |
|---|---|---|---|---|
|
[考研] 304求調(diào)劑 +6 | 司空. 2026-03-18 | 6/300 |
|
|---|---|---|---|---|
|
|
[考研] 一志愿中海洋材料工程專碩330分求調(diào)劑 +5 | 小材化本科 2026-03-18 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 一志愿中國海洋大學(xué)，生物學(xué)，301分，求調(diào)劑 +4 | 1孫悟空 2026-03-17 | 4/200 |
|
|
[考研] 314求調(diào)劑 +8 | 無懈可擊的巨人 2026-03-12 | 8/400 |
|
|
|
[考研] 280求調(diào)劑 +6 | 咕嚕曉曉 2026-03-18 | 7/350 |
|
|
|
[考研] 0703化學(xué)調(diào)劑 +3 | 妮妮ninicgb 2026-03-17 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 265求調(diào)劑 +3 | 梁梁校校 2026-03-17 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 材料與化工專碩調(diào)劑 +5 | heming3743 2026-03-16 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 285化工學(xué)碩求調(diào)劑（081700） +9 | 柴郡貓_ 2026-03-12 | 9/450 |
|
|
|
[考研] 333求調(diào)劑 +3 | 文思客 2026-03-16 | 7/350 |
|
|
|
[基金申請(qǐng)]
今年的國基金是打分制嗎？
 50+3
|
zhanghaozhu 2026-03-14 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 一志愿華中師范071000，325求調(diào)劑 +6 | RuitingC 2026-03-12 | 6/300 |
|
|
|
[考研] 327求調(diào)劑 +6 | 拾光任染 2026-03-15 | 11/550 |
|
|
|
[考研] 求老師收留調(diào)劑 +4 | jiang姜66 2026-03-14 | 5/250 |
|
|
|
[考研] 294求調(diào)劑 +3 | Zys010410@ 2026-03-13 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 085601材料工程315分求調(diào)劑 +3 | yang_0104 2026-03-15 | 3/150 |
|
|
|
[考研] 255求調(diào)劑 +3 | 李嘉慧， 2026-03-12 | 4/200 |
|
|
|
[考研] 材料工程調(diào)劑 +9 | 咪咪空空 2026-03-12 | 9/450 |
|
|
|
[考研] 26調(diào)劑/材料科學(xué)與工程/總分295/求收留 +9 | 2026調(diào)劑俠 2026-03-12 | 9/450 |
|
|
|
[考研] 308求調(diào)劑 +3 | 是Lupa啊 2026-03-12 | 3/150 |
|