鎢摻雜之碲化鍺第一原理研究

Abstract

日常生活中，大量的能量以廢熱的形式不斷地被排放到大氣中，造成能源的浪費也嚴重影響地球環境，而熱電效應的應用是有望能解決廢熱問題的方式之一，且不會排放二氧化碳，能夠達成節能減碳的目的，其中鍺碲化合物（GeTe compound），經由多篇文獻證實具有良好的熱電優值（zT），其在立方相的高對稱性，以及菱形晶相中的能帶對齊（band convergence）及拉什巴效應（Rashba effect）等，使其成為非常有趣且有前景的材料。 本研究透過第一原理計算，以理論的方式，研究並探討鎢摻雜之碲化鍺。我們首先討論鎢摻雜的生成能，結果顯示其具有非常高的生成能，表示鎢較難在碲化鍺晶體中生成缺陷，但鍺空缺（Ge vacancies）的存在能夠大幅地降低鎢缺陷生成能，且鎢缺陷的存在亦能造成鍺空缺產生以及促進另一個鎢缺陷的生成。接著我們發現鎢的摻雜能夠與鍺及碲形成鍵結，並在原本碲化鍺的能隙中引入大量的能態，進一步的探討發現這些能態的電子密度分布集中在鎢原子附近，為相當局域化（localized）的能態。