HfSe2/GaSe Heterostructure as a Promising Near-Room-Temperature Thermoelectric Material

异质结 凝聚态物理 材料科学 非谐性 热电效应 声子 电子 带隙 玻尔兹曼方程 热传导 热导率 光电子学 物理 热力学 量子力学 复合材料
作者
Wenyan Jiao,Rui Hu,Hongmei Yuan,Shihao Han,Mengke Li,Qinghang Tang,Wen Lei,Huijun Liu
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:126 (48): 20326-20331 被引量:5
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.2c07488
摘要

Heterostructure-based low-dimensional materials have recently attracted tremendous attention because of their tunable physical and chemical properties. Here, the thermoelectric (TE) properties of the HfSe2/GaSe heterostructure are investigated by using first-principles calculations and Boltzmann transport theory. It is found that the system is both dynamically and thermally stable, as characterized by positive phonon frequencies and small structure fluctuations at finite temperatures. In addition, the heterostructure exhibits a small indirect band gap, around which we observe a flat and degenerated conduction band so that a higher n-type power factor can be expected. On the other hand, the coexistence of mixed bonds and lone-pair electrons suggests enhanced anharmonicity and small lattice thermal conductivity of the system. Consequently, a larger ZT value of 1.8 at 300 K and a peak ZT of 2.2 at 400 K can be achieved for the n-type HfSe2/GaSe heterostructure, which are much higher than those of the constituent layers and highlight a promising near-room-temperature TE application.

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