A Systematic Approach for Semiconductor Half-Heusler

休斯勒化合物 凝聚态物理 半导体 材料科学 电子定域函数 价电子 带隙 热电材料 热电效应 电子 密度泛函理论 电子结构 纳米技术 物理 化学 计算化学 光电子学 量子力学
作者
Wei Yang Lim,Danwei Zhang,Samantha Faye Duran Solco,Xian Yi Tan,Chee Kiang Ivan Tan,Jianwei Xu,Ady Suwardi
出处
期刊:Frontiers in Materials [Frontiers Media]
卷期号:8 被引量:20
标识
DOI:10.3389/fmats.2021.745698
摘要

The key to designing a half-Heusler begins from the understanding of atomic interactions within the compound. However, this pool of knowledge in half-Heusler compounds is briefly segregated in many papers for specific explanations. The nature of the chemical bonding has been systematically explored for the large transition-metal branch of the half-Heusler family using density-of-states, charge-density, charge transfer, electron-localization-function, and crystal-orbital-Hamilton-population plots. This review aims to simplify the study of a conventional 18-electron configuration half-Heusler by applying rules proposed by renowned scientists to explain concepts such as Zintl-Klemm, hybridization, and valence electron content (VEC). Atomic and molecular orbital diagrams illustrate the electron orbital transitions and provide clarity to the semiconducting behavior (VEC = 18) of half-Heusler. Eighteen-electron half-Heusler usually exhibits good thermoelectric properties owing to favorable electronic structures such as narrow bandgap (<1.1 eV), thermal stability, and robust mechanical properties. The insights derived from this review can be used to design high-performance half-Heusler thermoelectrics.
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