纳米材料热电性能的第一性原理计算PDF电子书下载

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 石墨炔和石墨炔纳米管 32

1.4 新型二维材料 34

1.4.1 过渡金属硫系化合物 34

1.4.2 VA族材料 35

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 第一性原理计算方法 65

2.1 密度泛函理论 65

2.1.1 近似基础 65

2.1.2 Hohenberg-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 声子-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 管长与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 硅烯与锗烯 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 石墨炔和石墨炔纳米管 125

5.1 石墨炔 125

5.1.1 石墨炔的透射系数 125

5.1.2 石墨炔的热导 128

5.1.3 石墨炔的热电性质 130

5.2 石墨炔纳米管 133

5.2.1 石墨炔纳米管（GNT）的透射系数 133

5.2.2 石墨炔纳米管的声子热导 136

5.2.3 石墨炔纳米管的热电性质 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 声子谱与热导 157

6.2.4 高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 声子谱与热力学稳定性 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

参考文献 179

第8章 二维拓扑绝缘体 181

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-轨道耦合作用 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