摘要：近年来，随着原子物理及纳米技术的飞速发展，人们在微观的世界下发现纳米材料拥有完全不同于传统块体材料的热电性质。这些奇异的现象吸引了越来越多研究者的关注，本文以石墨烯纳米带为基础，在理论上设计了六边形、菱形、三角形这三个缺陷模型，采用朗道尔理论与非平衡格林函数方法相结合对其热电性质进行分析。分析结果表明：在0K~600K温度变化范围以内，三种缺陷的石墨烯纳米带拥有不同的塞贝克系数，热导性质，电导性质和帕尔贴效应。其中，菱形缺陷石墨烯纳米带在100K～400K表现出优良的热电品质因数，这些结果对于石墨烯纳米带的设计具有重要指导意义。95002

毕业论文关键词：朗道输运理论、格林函数理论、热电性质

Abstract: In recent years, the thermoelectric properties of the nanometer materials had an advantage over the traditional materials which have attracted the attention of many researchers in the development of atomic physics and nanotechnology。 This works are based on graphene nanoribbons with three defect types: hexagon, rhombic and triangle。 The Landau's theory and non-equilibrium Green's function method were used to analyze the thermoelectric properties of graphene nanoribbons。 The results show that within the temperature range of 0 K~600 K, the graphene nanoribbons with three kinds of defects have exhibited different Seebeck coefficients, thermal conductivities, electrical conductivities and Peltier effects。 As a result, the graphene nanoribbons with rhombic defect exhibit the highest thermoelectric figure of merit at arrange of 100K ~ 400K。 These results are helpful for designing the molecule device of graphene nanoribbons。

Keywords: Landau transport theory, Green function theory, thermoelectric properties

目  录

1 前言 4

2模型和计算模拟参数计算 4

3 结果与讨论 6

结  论 10

致  谢 11

1 前言论文网

现如今，能源紧缺和枯竭俨然成为了世界各国必须加以重视的严峻问题，它制约着社会可持续发展。探索和研发诸如潮汐能、风能、核能等新能源已经成为未来能源发展的趋势。但是我们必须清楚的认识到，对于能源的利用，我们尚处于低效率阶段。大部分能源最终都以废热的形式消耗殆尽。令人欣喜的是，热电材料和器件可以很好的解决这一问题。其通过对材料内部载流子的定向流动完成热能和电能的转换。由于热电材料的固态硬件特性，不需要制冷剂即可实现冷却与发电，因此具有体积小、环保、可靠性高和适用温度范围广等优点，具有良好的发展前景。

近年来，石墨烯的基本特性开始被人熟知，它的厚度仅有一个碳原子层，强度却是钢的100多倍，电阻率仅有10-6Ω/cm，室温下其热导率达到了2000W/mK，在未来的电学领域石墨烯有望取代硅。Askeroy等人[1]通过理论计算预测了石墨烯可拥有高达5000Wmk−1 的热导率, 与后来 Ghosh等人[2]实验结果一致,这为石墨烯纳米带设计纳米热电元件提供了构想。Liang等人[3]发现氢原子空位缺陷能在很大程度上提高石墨纳米带衍生物的热电品质因子ZT值。另外，反点式晶格[4-6]、点缺陷[7-9]、超晶格[10]等均能被用来提升石墨烯纳米带的ZT因子。Nguyen[11]等人研究了不同边缘形态的石墨纳米带, 其热电性能还可以通过设计得到大幅度改善。

热电材料是一种利用固体内部载流子运动，实现热能和电能相互转换的功能性材料。热电效应是由电流引起的可逆热效应和由温差引起的电效应的总称，包括塞贝克效应、帕尔贴效应[12,13]和汤姆逊效应。在本工作中，我们主要以缺陷调制石墨烯纳米带为研究基础，设计了三种模型来分析讨论其不同缺陷下石墨烯纳米带的热电性质。利用朗道输运理论与非平衡格林函数方法对模型的热电性能进行分析，试图寻找石墨烯纳米带在进行热电转换的过程中最理想的热电品质因子（ZT），得出具有一定意义的结论。