热电材料能够实现热和电的直接转换,在制冷和发电方面有着良好的应用前景,引起了人们的广泛关注。考虑到更广泛的应用场景和在室温(RT)附近更大的需求,在过去的几十年里,在室温附近具有高性能的 TE 材料引起了广泛的研究关注。材料的 TE 性能通过其无量纲性能系数 zT = S 2 σT/(κ e +κ L ) 来判断,其中 S、σ、T、κ e 和 κ L 分别为塞贝克系数、电导率、绝对温度、热导率 κ 的电子和晶格分量。到目前为止,Bi 2 Te 3 基合金是唯一在 RT 附近具有理想 zT 值的商业化材料,而 n 型 Mg 3 Sb 2 最近被认为是另一种有前途的 TE 材料,其 zT 在 RT 附近约为 0.8。 Bi 2 Te 3 和 Mg 3 Sb 2 均具有本征的低晶格热导率κL,这是其高TE性能的基础之一。1-4
摘要 电气工程导论涵盖了各种基本概念,其中之一就是半导体能带的概念。理解这个概念非常重要,因为半导体是许多电子设备的基本材料,包括晶体管、二极管和集成电路。能带理论为固体材料的电学性质和电导率提供了重要的见解。通过理解这个概念,可以解释为什么有些材料是导体、绝缘体或半导体。能带理论在开发和理解许多不同的电子元件方面非常重要,包括太阳能电池、LED、二极管和晶体管。理解半导体材料的电学和光学性质需要理解能带。能带有两个主要组成部分:价带和导带。价带是可以从固体到完整状态的电子填充的能带,而导带是价带上方的能带,可以由具有更高能量的电子填充。能带的概念是理解半导体性质的重要概念之一。能带是材料中电子可获得的能量范围。半导体在电子领域有许多应用。例如,半导体用于制造计算机、电子设备、热电偶等。关键词:电气工程、能带、半导体简介
高温超导体由于其独特的电子特性和非常规的超导行为而引起了极大的关注。尤其是,由高能离子植入,压力和电磁场等外部场引起的高体性超导材料的相变已成为研究热点。但是,潜在的机械主义尚未完全理解。第一原理计算被广泛认为是深入探索这些内在机制的有效方法。在这项研究中,使用第一原理计算来研究氧空位现象对不同功能下YBA 2 Cu 3 O 7(YBCO 7)的电子传递性能和超导性能的影响(PBE,PBE + U,HSE06)。结果表明,氧空位显着改变了带的结构,并且在不同功能的预测中观察到了考虑的差异。YBA 2 Cu 3 O 6(YBCO 6)的计算带隙范围为0至1.69 eV。较大的带隙表明是绝缘状态,而没有带隙的缺乏表明材料保持金属。通过将结果与实验结果进行比较,我们发现HSE06功能提供了最合理的预测。带隙的存在或不存在主要受铜轨道的影响。氧气空位会导致材料的C轴拉长,这与实验中He-ion辐照后X射线差异(XRD)分析中观察到的趋势是一致的。我们的发现有助于解释在外部田地下,尤其是He-Ion Irra-priation的金属 - 绝缘体相变,并为开发高温超导材料及其设备应用提供了理论基础和新见解。
图 3 掺杂调控 vdW 异质结理论研究典型成果( a )结构优化后的 C 、 N 空位及 B 、 C 、 P 、 S 原子掺杂 g-C 3 N 4 /WSe 2 异质结 的俯视图 [56] ;( b )图( a )中六种结构的能带结构图 [56] ;( c )掺杂的异质结模型图、本征 graphene/MoS 2 异质结的能带结 构及 F 掺杂 graphene/ MoS 2 异质结的能带结构 [57] ;( d ) Nb 掺杂 MoS 2 原子结构的俯视图和侧视图以及 MoS 2 和 Nb 掺杂
尽管人们充分认识到 3 d 过渡金属氧化物 (TMO) 准粒子性质的 GW 计算难度,但涉及 4 d 电子的 TMO 可能被视为边界系统,且受到的关注较少。这里我们展示了 SrZrO 3 和 BaZrO 3 的准粒子能带结构,这两种相对简单的宽带隙氧化物,尽管具有技术重要性,但对其电子结构的精确计算却很少。我们表明,完全收敛的 GW 计算可以准确预测 4 d TMO 钙钛矿 SrZrO 3 和 BaZrO 3 的准粒子性质,无论起始平均场解是在直接密度泛函理论 (DFT) 中计算还是在 DFT+ U 方法中计算。这与 3 d TMO 钙钛矿 SrTiO 3 和 BaTiO 3 的情况形成了鲜明对比,对于这两者,DFT+ U 方法被证明可以为后续的 GW 计算提供更好的起点。与相当局域化的 3 d 态相比,更扩展的 4 d 轨道似乎可以在 DFT 中使用局域或半局域泛函进行很好的描述。我们的结果再次证明了 GW 方法的准确性和稳健性,前提是可以获得可靠的零阶平均场解,并且结果足够收敛。
过去十年中,量子架构的发展启发了物理学和量子化学中的混合经典量子算法,这些算法有望在量子计算时代完全到来之前模拟超出现代经典计算机能力的费米子系统。最近,人们进行了大量的研究,以获得能够准确表示化学系统的最小深度量子电路。在这里,我们展示了量子化学中使用的前所未有的方法,这些方法旨在在量子处理器上模拟分子,可以扩展到计算周期性固体的性质。特别是,我们提出了实现变分量子特征求解算法的最小深度电路,并首次成功地使用它在量子机上计算硅的能带结构。我们坚信,在基于云的平台上进行的量子实验将刺激对高级量子材料可扩展电子结构计算的更深入研究。
在本研究中,我们利用偏振相关角分辨光电子能谱 (ARPES) 研究了六方 MnTe (0001) 块体单晶的电子能带结构。样品通过混合化学计量量的细粉 Mn 和 Te 来制备,并在 10 -5 pa 的真空石英安瓿中密封。我们通过固相反应法生长 MnTe 单晶并将其切割成 (0001) 面。为了获得干净的表面,我们对样品进行了溅射和退火。我们使用 2kV 的束流能量进行溅射,退火温度为 330 摄氏度。通过反复的溅射和退火循环,我们最终得到了干净的表面。通过俄歇电子能谱检查表面的杂质,并通过尖锐的六方低能电子衍射 (LEED) 斑点确认了长程有序。偏振相关 ARPES 实验是在配备 ASTRAIOS 电子分析仪的 HiSOR BL-9A 上进行的。我们将光子能量设置为 40 eV,温度设置为 200K。入射光的偏振方向由波荡器磁铁配置控制。
尽管有破纪录的设备,但人们对钙钛矿太阳能电池的界面仍然了解甚少,这阻碍了进一步的发展。它们的混合离子-电子性质导致界面处的成分变化,这取决于外部施加偏压的历史。这使得难以准确测量电荷提取层的能带排列。因此,该领域通常采用反复试验的过程来优化这些界面。当前的方法通常是在真空和不完整的电池中进行的,因此值可能无法反映工作设备中的值。为了解决这个问题,开发了一种脉冲测量技术,用于表征功能设备中钙钛矿层上的静电势能降。该方法重建了一系列稳定偏压的电流-电压 (JV) 曲线,在随后的快速电压脉冲期间保持离子分布“静态”。观察到两种不同的状态:在低偏压下,重建的 JV 曲线呈“s 形”,而在高偏压下,则返回典型的二极管形曲线。使用漂移扩散模拟,证明了两种状态的交集反映了界面处的能带偏移。这种方法有效地允许在照明下测量完整设备中的界面能级排列,而无需昂贵的真空设备。
bi 1 -x ba x feo 3(bbfo,x = 0,0.03,0.1)薄膜是通过脉冲激光沉积在srruo 3-固定srtio 3(001)底物上外上脚部生长的。随着BA含量的增加,BBFO薄膜显示出显着降低的泄漏电流,但抑制了铁电偏振。X射线衍射互惠空间映射和拉曼光谱表明在BBFO薄膜中,从菱形的类似隆隆巴德中的到四方样相的结构进化。光吸收和光电子光谱测量表明,BBFO薄膜中能量带结构的调节。BBFO薄膜带有A位点BA受体掺杂,表现出光切的蓝移膜和工作函数的增加。 已调制了BBFO薄膜的传导和价带的能量位置,而费米水平向下转移到了禁带的中心,但是受体掺杂的BFO薄膜仍显示N型传导。 受体掺杂存在额外的氧气空位应该为传导行为做出贡献。 这项研究提供了一种操纵功能特性的方法,并洞悉BFO薄膜中BA掺杂物理学的洞察力。带有A位点BA受体掺杂,表现出光切的蓝移膜和工作函数的增加。已调制了BBFO薄膜的传导和价带的能量位置,而费米水平向下转移到了禁带的中心,但是受体掺杂的BFO薄膜仍显示N型传导。受体掺杂存在额外的氧气空位应该为传导行为做出贡献。这项研究提供了一种操纵功能特性的方法,并洞悉BFO薄膜中BA掺杂物理学的洞察力。
合金 BaSn_{1–x}Pb_{x}O_{3} Junichi Shiogai、Takumaru Chida、Kenichiro Hashimoto、Kohei Fujiwara、Takahiko Sasaki、