Fermi surface complexity, effective mass, and conduction band alignment in n-type thermoelectric Mg3Sb2 – xBix from first principles calculations

凝聚态物理 费米面 有效质量(弹簧-质量系统) 费米能级 导带 热电效应 热电材料 材料科学 电子能带结构 热传导 电子结构 物理 电子 量子力学 超导电性
作者
Jiawei Zhang,Bo B. Iversen
出处
期刊:Journal of Applied Physics [American Institute of Physics]
卷期号:126 (8) 被引量:58
标识
DOI:10.1063/1.5107484
摘要

Using first principles calculations, we study the conduction band alignment, effective mass, and Fermi surface complexity factor of n-type Mg 3Sb 2 - xBi x (x = 0, 1, and 2) from the full ab initio band structure. We find that with an increase in the Bi content, the K and M band minima move away from the conduction band minimum CB 1 while the singly-degenerate Cyrillic capital letter GHE band minimum shifts rapidly downward and approaches the conduction band minimum. However, the favorable sixfold degenerate CB 1 band minimum keeps dominating the conduction band minimum and there is no band crossing between the Cyrillic capital letter GHE and CB 1 band minima. In addition, we show that the connection of the CB 1 carrier pockets with the energy level close to the band minimum M can strongly enhance the carrier pocket anisotropy and Fermi surface complexity factor, which is likely the electronic origin for the local maximum in the theoretical power factor. Our calculations also show that the density of states effective mass, Seebeck coefficient, and Fermi surface complexity factor decrease with an increase in the Bi content, which is unfavorable to the electrical transport. In contrast, reducing the conductivity effective mass with an increase in the Bi content is beneficial to the electrical transport by improving carrier mobility and weighted mobility as long as the detrimental bipolar effect is insignificant. As a result, in comparison with n-type Mg 3Sb 2, n-type Mg 3SbBi shows higher power factors and a much lower optimal carrier concentration for the theoretical power factor at 300 K, which can be easily achieved by the experiment.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
hu完成签到,获得积分10
1秒前
3秒前
药药55完成签到,获得积分10
3秒前
风清扬发布了新的文献求助30
3秒前
吴3L完成签到,获得积分10
4秒前
多肉丸子完成签到,获得积分10
5秒前
Bluebulu完成签到,获得积分10
5秒前
霸气鞯完成签到 ,获得积分10
5秒前
落后的小伙完成签到,获得积分10
5秒前
贪玩香烟完成签到,获得积分10
6秒前
xavier完成签到,获得积分20
9秒前
辛勤的剑完成签到,获得积分10
9秒前
Bluebulu发布了新的文献求助10
9秒前
栋栋完成签到 ,获得积分10
9秒前
10秒前
chiyu完成签到,获得积分10
11秒前
郝Hao完成签到 ,获得积分10
13秒前
dsaifjs完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
zyy发布了新的文献求助10
15秒前
nobody完成签到,获得积分10
15秒前
speedness完成签到,获得积分10
16秒前
痞子王完成签到 ,获得积分10
16秒前
浪浪完成签到 ,获得积分10
17秒前
桐桐应助arniu2008采纳,获得200
17秒前
自信半梦完成签到,获得积分10
17秒前
闪闪松鼠完成签到 ,获得积分10
18秒前
Firsterchao应助超级的丸子采纳,获得10
18秒前
Mr_Shu完成签到,获得积分10
19秒前
犹豫代曼完成签到,获得积分10
22秒前
科研一坤年完成签到,获得积分10
23秒前
自由妙竹完成签到 ,获得积分10
23秒前
qin完成签到,获得积分10
24秒前
25秒前
程小懒完成签到,获得积分10
27秒前
风清扬发布了新的文献求助30
28秒前
沉默小玉完成签到,获得积分10
30秒前
真的很哇塞完成签到,获得积分10
30秒前
月未见明完成签到 ,获得积分10
31秒前
cc完成签到,获得积分10
31秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
CLSI VET01S-2024 Performance Standards for Antimicrobial Disk and Dilution Susceptibility Tests for Bacteria Isolated From Animals (7th Ed) 500
A Case Study on Hotels as Noncongregate Emergency Living Accommodations for Returning Citizens 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7754541
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9301068
关于积分的说明 20260489
捐赠科研通 7336986
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3310895
关于科研通互助平台的介绍 2462112
邀请新用户注册赠送积分活动 2324170