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第1章 纳米热电材料1

1.1 纳米尺度热输运1

1.2 热电转换1

1.2.1 热电效应1

1.2.2 热电优值与热电转换效率3

1.2.3 高性能热电材料6

1.3 低维碳材料7

1.3.1 碳纳米管8

1.3.2 石墨烯15

1.3.3 石墨炔和石墨炔纳米管32

1.4 新型二维材料34

1.4.1 过渡金属硫系化合物34

1.4.2 VA族材料35

1.4.3 拓扑绝缘体37

1.5 低维材料热输运的计算方法44

1.5.1 分子动力学法44

1.5.2 玻尔兹曼输运方程法45

1.5.3 朗道公式法47

参考文献48

第2章 第一性原理计算方法65

2.1 密度泛函理论65

2.1.1 近似基础65

2.1.2 Hohenberg-Kohn定理66

2.1.3 Kohn-Sham方程67

2.1.4 交换关联泛函70

2.2 非平衡格林函数方法72

2.2.1 电子-NEGF72

2.2.2 声子-NEGF74

2.3 第一性原理计算软件75

2.3.1 Quantum ESPRESSO75

2.3.2 VASP75

2.3.3 Siesta76

2.3.4 Phonopy76

2.3.5 WanT76

2.3.6 其他软件77

参考文献77

第3章 碳纳米管80

3.1 碳纳米管声子的透射系数80

3.2 碳纳米管的热输运特性82

3.2.1 温度、管径与CNT热导的关系82

3.2.2 管长与CNT热导的关系84

3.2.3 MWCNT的热导84

3.2.4 电子对CNT热导的贡献85

3.3 碳纳米管的热电输运特性88

参考文献91

第4章 石墨烯93

4.1 石墨烯的透射系数93

4.1.1 石墨烯的声子透射系数93

4.1.2 石墨烯的电子透射系数95

4.2 石墨烯的热输运特性97

4.2.1 温度与石墨烯热导的关系97

4.2.2 多层石墨烯的热导97

4.2.3 基底对石墨烯热导的影响102

4.2.4 电子对石墨烯热导的贡献109

4.3 石墨烯的热电性能110

4.3.1 石墨烯本身的热电性质110

4.3.2 石墨烯-hBN超晶格（G-hBN）的热电性质113

4.4 键-键连接石墨烯功能化条带116

4.4.1 有机功能团连接116

4.4.2 金属原子官能团连接118

4.4.3 条带宽度的影响119

4.5 硅烯与锗烯120

4.5.1 二维单层结构120

4.5.2 一维条带结构121

参考文献122

第5章 石墨炔和石墨炔纳米管125

5.1 石墨炔125

5.1.1 石墨炔的透射系数125

5.1.2 石墨炔的热导128

5.1.3 石墨炔的热电性质130

5.2 石墨炔纳米管133

5.2.1 石墨炔纳米管（GNT）的透射系数133

5.2.2 石墨炔纳米管的声子热导136

5.2.3 石墨炔纳米管的热电性质136

参考文献140

第6章 过渡金属硫系化合物的热电输运141

6.1 二维单层与纳米管结构141

6.1.1 电子结构143

6.1.2 热电输运特性146

6.1.3 管径的影响150

6.2 WSe2纳米条带152

6.2.1 体系结构153

6.2.2 电子结构155

6.2.3 声子谱与热导157

6.2.4 高热电优值和边缘不规则效应159

参考文献161

第7章 VA族二维材料的热电输运164

7.1 VA族二维材料的结构设计164

7.2 VA族二维材料的输运特性166

7.2.1 声子谱与热力学稳定性166

7.2.2 电子结构168

7.3 VA族二维材料的热电性能170

7.3.1 热电因子分析170

7.3.2 应力效应对热电性能的提升173

7.4 磷烯175

7.4.1 二维磷烯结构175

7.4.2 一维磷烯结构177

参考文献179

第8章 二维拓扑绝缘体181

8.1 体系结构181

8.1.1 原子结构181

8.1.2 体系稳定性分析183

8.2 自旋-轨道耦合作用185

8.2.1 电子能带185

8.2.2 拓扑不变量的计算186

8.3 应力效应187

8.4 一维纳米条带表面态189

参考文献191

附录一 名词释义192

附录二 自编程序代码196