第44卷第1期广西物理GUANGXIPHYSICSVol.44No.1202317单层Au2X（X=S,Se,Te）热电性能的比较郑建军，张丽萍†（中国矿业大学材料与物理学院，江苏徐州221116）摘要：热电材料的发展对于缓解环境问题具有重要的研究意义。在这项工作中，通过结合第一性原理和玻尔兹曼输运理论，对单层Au2X（X=S，Se，Te）的电子性质和声子性质进行了系统的计算。结果表明，单层Au2Se具有比Au2S和Au2Te更低的晶格热导率，室温下仅为1.25W/mK，这源于其强的非谐性、强的声子散射率和低的声子群速度。温度为700K时，单层Au2X（X=S，Se，Te）在最佳掺杂浓度下的ZT分别为1.50、3.12、1.71。相对单层Au2S和Au2Te，单层Au2Se是一种具有优异热电性能的二维材料，可能在热电领域具有潜在的应用前景。关键词：第一性原理；电导率；热导率；热电中图分类号：TB34文献标识码：A文章编号：1003-7551（2023）01-0017-070引言热电材料（TE）作为一种新型、清洁且可持续利用的器件，在解决环境污染和资源开发方面广受关注[1-4]。由于热电材料可以直接将热能转化为电能而不会产生二次污染，为解决日益严重的环境问题提供了可能性。热电材料性能的好坏通过无量纲热电优值来描述：ZTSTe=+21σκκ/，其中S为Seebeck系数，σ为电导率，T为绝对温度，κe和κ1分别为电子热导率和晶格热导率。优异的热电材料通常具有较高的功率因数PFS=()2σ以及低的热导率，这需要高的Seebeck系数和电导率，由于Seebeck系数和电导率呈负相关，且增大电导率的同时电子的热导率也会升高，这使得通过提高材料的电学性质来获取高的热电性能变得十分艰难。近年来，能带工程和纳米结构的研究取得了重要的进展[2，3-5]，通过施加应变可显著调节材料内部的输运过程，在调节Seebeck系数、电导率和电子热导率三者的关系时增强材料的功率因数；纳米尺度的结构内部声子散射明显更强，亦能显著降低材料的晶格热导率。降低材料的晶格热导率还可通过降低材料的维度实现[3-5]。在此背景下，二维过渡金属硫族化物被充分研究，如二维（2D）的MoS2和MoS2[3，7-8]长期以来一直是研究的热点。与其三维结构相比[4，10-11]，晶格热导率下降幅度非常大，证实了通过降低材料的维度寻求超低晶格热导率是一种可行的途径。此外，二维材料由于独特的量子阱效应能够显著增加电子态密度，表面还可有效地增大声子的散射率，在增大PF的同时降低了κ1[5]。过去的几十年里，在降低材料的κ1方面取得了相当大的进展，实现了所谓的“声子-玻璃，电...
