基于石墨烯的热电功能器件的理论研究

石墨烯的热电输运性质最近引起了广泛的关注。理论预言双层石墨烯在两层间的外加偏置电压作用下热功率会有很大的提升，引起了很多关注。该预言目前已经被实验证实。另外,石墨烯纳米带也表现出作为热电功能材料的潜力。我们将进一步从理论上研究如何用石墨烯制备出具有实际应用价值的热电功能器件。为了达到这个目的，最关键的一点是要找到可用于降低石墨烯的热导率的方法。我们将研究各种可能途径对石墨烯热导率的影响，包括向石墨烯中引入杂质和缺陷、增大石墨烯纳米带的边界粗糙度，以及将石墨烯和其他材料构成异质结结构等。同时计算在经过上述的相应变化后石墨烯材料的热功率和电导，可以确定它们的热电性能（ZT因子）。在以上计算的基础上，我们可以从理论上分析如何设计出具有实际应用价值的基于石墨烯的热电功能器件。

本项目研究了提高石墨烯材料的热电性能，以得到具有实际应用价值的热电功能器件的可能性。我们研究了两类系统：石墨烯块体材料以及石墨烯纳米带。对于体材料的计算，我们首先推广了之前关于电荷输运性质的工作，考虑了包括短程无序和长程带电杂质散射在内的杂质势对于石墨烯热电输运性质的影响。对于声子热输运的计算仍在进行中。对于石墨烯纳米带，之前设想的一些可以开展的工作后来被其它研究组完成，但结果并没有显示出良好的热电性能。总而言之，本项目还有大量后续工作要做。