Funnel-shaped electronic structure and enhanced thermoelectric performance in ultralight Cx(BN)1−x biphenylene networks

物理 塞贝克系数 电子结构 凝聚态物理 结晶学 带隙 电子能带结构 材料科学 热电效应 热力学 化学
作者
Fang Lv,Han-Pu Liang,Yifeng Duan
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:107 (4) 被引量:18
标识
DOI:10.1103/physrevb.107.045422
摘要

Carbon biphenylene has stimulated substantial research because of extraordinary properties introduced by the metallic character, e.g., the ultrahigh electron thermal transport. Here, inspired by the synthesis of carbon biphenylene [Fan et al., Science 372, 852 (2021)], we identify the stability of ${\mathrm{C}}_{x}{(\mathrm{BN})}_{1\text{\ensuremath{-}}\mathrm{x}}$ biphenylene as $\text{CBN}$ and ${\mathrm{C}}_{4}\mathrm{BN}$ semiconductors with four-, six-, and eight-membered periodic rings of irregularly $s{p}^{2}$-hybridized atoms via structural searches. Unexpectedly, we confirm that $\text{CBN}$ biphenylene exhibits a peculiar funnel-shaped band structure, which is a direct consequence of the delocalization/localization of $\ensuremath{\pi}$ bonds formed by B-, N-, or C-${p}_{z}$ electrons. The band structure greatly improves the thermoelectric performance by enhancing the power factor, although the lattice thermal conductivity is relatively large after including four-phonon scattering resistance because of low atomic masses. The similar behaviors are absent in ${\mathrm{C}}_{4}\mathrm{BN}$ biphenylene because of the localization of $\ensuremath{\pi}$ bonds formed by C-${p}_{z}$ electrons, although with a stronger anharmonicity and thus a lower lattice thermal conductivity. The anomalous power factor can be explained by the constant $\ensuremath{\tau}$ approximation: the $p$-type doping controls the carrier group velocities and thus realizes the tunability of tensor ratio ${K}_{1}/{K}_{0}$. Our analysis suggests that the funnel-shaped electronic structure could be reproduced in two-dimensional semiconductor systems with the small electronegativity difference and the comparable stoichiometry. Our work realizes the thermoelectric improvement through controlling the shape of band structure, which provides insights for designing promising two-dimensional thermoelectric materials.
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
卡卡完成签到,获得积分10
刚刚
江流有声完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
123完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
海娃完成签到 ,获得积分10
2秒前
llly完成签到,获得积分10
2秒前
Wen完成签到 ,获得积分10
2秒前
南北发布了新的文献求助10
3秒前
零壹完成签到 ,获得积分10
3秒前
eng完成签到,获得积分20
3秒前
须眉交白完成签到,获得积分0
3秒前
卢敏明发布了新的文献求助10
3秒前
忘淡完成签到,获得积分10
4秒前
看帅哥黑客技术完成签到,获得积分10
4秒前
wnll完成签到,获得积分0
5秒前
Haburu完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
dudu完成签到 ,获得积分10
5秒前
清脆的白凡完成签到,获得积分10
6秒前
嘧啶错过嘌呤完成签到 ,获得积分10
6秒前
ajinjin完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
www完成签到 ,获得积分10
7秒前
kazewwk完成签到,获得积分10
8秒前
invisight的应助被周一更采纳,获得10
8秒前
carol的应助被周一更采纳,获得10
8秒前
金香宝的应助被周一更采纳,获得10
8秒前
今后的应助被小菜鸡采纳,获得10
9秒前
cxl完成签到,获得积分10
9秒前
清秀冰淇淋完成签到,获得积分10
11秒前
郭小逗完成签到 ,获得积分10
11秒前
yuangao发布了新的文献求助10
12秒前
IRAN完成签到,获得积分10
14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
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Электротехническая система магнитожидкостной герметизации валов регулируемых электродвигателей 800
日本語と中国語及びチベット・ビルマ語の語源関連性に関する分析 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
The Basics of Practical Optimization, Second Edition 600
Practical Nonconvex Nonsmooth Optimization 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 内科学 复合材料 催化作用 心理学 人工智能 细胞生物学 光电子学 无机化学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7979174
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9441529
关于积分的说明 21076108
捐赠科研通 7554771
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3375475
关于科研通互助平台的介绍 2510066
邀请新用户注册赠送积分活动 2408469