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Thermoelectric performance of Bi2Sn2Te6 monolayer with ultralow lattice thermal conductivity induced by hybrid bonding properties: A theoretical prediction

引用

Science China Technological Sciences 2024年第11期67卷 3381-3393页

作者： TANG ShuWei WANG Hao WAN Da LI XiaoDong GUO WanRong ZHENG Tuo QI XiuLing BAI ShuLin College of Materials Science and Engineering Liaoning Technical University Faculty of Chemistry Northeast Normal University

The crystal structure,mechanical stability,phonon dispersion,electronic transport properties and thermoelectric（TE） performance of the Bi2Sn2Te6monolayer are assessed with the first-principles calculations and the Boltzmann transport *** Bi2Sn2Te6monolayer is an indirect semiconductor with a band gap of 0.91 eV using the Heyd-Scuseria-Ernzerhof（HSE06） functional in consideration of the spin-orbit coupling（SOC） *** Bi2Sn2Te6monolayer is high thermodynamically and mechanically stable by the assessments of elastic modulus,phonon dispersion curves,and ab initio molecular dynamics（AIMD） *** hybrid bonding characteristics are discovered in Bi2Sn2Te6monolayer,which is advantageous for phonon *** antibonding interactions near the Fermi level weaken the chemical bonding and reduce the phonon vibrational *** to the short phonon relaxation time,strong anharmonic scattering,large Grüneisen parameter,and small phonon group velocity,an ultralow lattice thermal conductivity(0.27 W/（m·K）@300 K) is achieved for the *** optimal dimensionless figure of merit（ZT） values for the n-type and p-type Bi2Sn2Te6monolayers are 2.68 and 1.63 at 700 K,respectively,associated with a high TE conversion efficiency of 20.01% at the same ***,the Bi2Sn2Te6monolayer emerges as a promising candidate for TE material with high conversion efficiency.

关键词： A2B2Te6 family hybrid bonding antibonding interactions ultralow lattice thermal conductivity first-principles calculations

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