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Strain engineering of electronic structure and thermoelectric properties of quasi-hexagonal fullerene monolayer

单层 富勒烯 材料科学 六方晶系 应变工程 凝聚态物理 热电效应 拉伤 电子结构 纳米技术 结晶学 光电子学 化学 物理 热力学 医学 有机化学 内科学
作者
Ruipeng Wang,Haipeng Li,Muhammad Asif Shakoori,Xuechao Cheng,Yuxiao Hu,Leyang Wang
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:136 (1) 被引量:2
标识
DOI:10.1063/5.0211458
摘要

As a newly synthesized two-dimensional (2D) carbon material, monolayer quasi-hexagonal phase fullerene (qHP C60) has an excellent electronic structure and low thermal conductivity. qHP C60 attracted significant attention from scientists because it has potential applications in thermoelectric materials. Thermoelectric properties of 2D materials significantly depend on the transport of carriers (such as electrons and phonons), and strain engineering is an essential method for modulating the transport of electrons and phonons in 2D materials. However, the strain engineering method for the modulation of the thermoelectric properties of monolayer qHP C60 has not been reported yet. In the present paper, the first-principles combined with the non-equilibrium Green's function method are used to investigate the ballistic transport properties of electrons and phonons in monolayer qHP C60. The effects of temperature, chemical potential, and biaxial tensile strain on the thermoelectric transport parameters (including conductivity, Seebeck coefficient, power factor, and thermal conductivity) as well as the figure of merit (ZT) of monolayer qHP C60 are presented, compared, discussed, and analyzed. We found that monolayer qHP C60 exhibits anisotropic characteristics in electron and phonon transport properties, showcasing outstanding thermoelectric properties. The distinctive quasi-hexagonal phase fullerene network structure offers a novel platform for exploring innovative 2D thermoelectric materials in research. This study provides crucial theoretical insights to guide the designing and implementation of 2D thermoelectric materials based on fullerenes.
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