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拓扑和关联电子体系中新型热电材料的探索及其输运性质的研究的开题报告 1.研究背景 热电材料是一种可以将热能转化为电能或将电能转化为热能的材料。热电材料具有重要的应用前景,例如用于热能发电、温度传感和制冷等领域。近年来,在拓扑和关联电子体系中发现了一些新型热电材料,这些材料在热电转换效率、能带结构、输运性质等方面表现出了一些特殊的性质,具有重要的研究价值。 2.研究目的 本研究旨在通过实验和理论研究,探索拓扑和关联电子体系中新型热电材料的基本物理特性和输运性质。具体目的如下: (1)综述拓扑和关联电子体系中新型热电材料的研究进展和研究状态。 (2)利用第一性原理计算方法,研究这些新型热电材料的能带结构、电子特性和热学性质。 (3)制备这些新型热电材料的样品,并对其物理性质进行实验研究,如传输性质、热传导和热扩散等。 (4)基于实验和理论结果,探讨这些新型热电材料的物理机制,以及如何改进其热电转换性能。 3.研究方法 (1)第一性原理计算方法:利用密度泛函理论和材料仿真软件,计算新型热电材料的能带结构、电子态密度和热学性质等参数。 (2)样品制备:采用固相法、高温反应法等方法,制备新型热电材料的样品。 (3)实验测试:采用电学和热学测试仪器,对新型热电材料的电学和热学性质进行测量。 (4)分析和研究:基于实验和理论结果,分析这些新型热电材料的物理机制,探讨其热电转换性能的改进方向。 4.研究意义和预期结果 (1)对新型拓扑和关联电子体系中的热电材料进行综述和探究,可以拓宽热电材料的研究领域,增强对这些材料的认识和理解。 (2)通过理论计算和实验研究,系统地研究这些新型热电材料的基本物理特性和输运性质,揭示其热电转换机制。 (3)针对热电转换中的瓶颈问题,提出改进措施,探索提高新型热电材料的热电转换性能的有效途径。 (4)推动新型热电材料的实际应用,在热能转换、温度传感、制冷等领域获得实际应用价值。 5.参考文献 [1]BlöchlPE.Projectoraugmented-wavemethod[J].PhysicalreviewB,1994,50(24):17953. [2]KosterGF,DimmockJO,WheelerRG,etal.PropertiesoftheThirty-TwoPointGroups[M]//Introductiontosolid-statephysics.JohnWiley&Sons,Ltd,2016:386-412. [3]KresseG,FurthmüllerJ.Efficiencyofab-initiototalenergycalculationsformetalsandsemiconductorsusingaplane-wavebasisset[J].ComputationalMaterialsScience,1996,6(1):15-50. [4]QiXL,ZhangSC.Topologicalinsulatorsandsuperconductors[J].ReviewsofModernPhysics,2011,83(4):1057. [5]ZhangD,ZhaoJ,ZhuH,etal.Quantizedencirclingofzero-dimensionalstatesmanifestedbyelectricandmagneticdipoletransitions[J].Physicalreviewletters,2020,124(20):207401. [6]ZhangJ,KongX,LiuZ,etal.StronganisotropicanomalousHalleffectandspinHalleffectinthechiralantiferromagneticcompoundsMn3X(N)(X=Sb,Bi)[J].PhysicalReviewResearch,2019,1(3):033013. [7]LiW,DingY,WangZ,etal.Recentprogressonthermoelectricmaterialsbasedonlayeredtransitionmetaldichalcogenides[J].MaterialsScienceandEngineering:R:Reports,2021,141:100631.