В. П. Жуков, Е. В. Чулков, “Электронная зонная структура и термоэлектрические характеристики SrTiO$_3$, BaTiO$_3$ и CaTiO$_3$: ab initio подход”, Физика твердого тела, 2022, том 64, выпуск 12,страницы 1891

Полупроводники

Электронная зонная структура и термоэлектрические характеристики SrTiO$_3$, BaTiO$_3$ и CaTiO$_3$: ab initio подход

В. П. Жуков^a, Е. В. Чулков^bc

^a Институт химии твердого тела УрО РАН, Екатеринбург, Россия
^b Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
^c Departamento de Física de Materiales, Facultad de Quimica, UPV/EHU, San Sebastian, Basque Country

Аннотация: Методом ab initio, основанным на теории функционала электронной плотности, на фрелиховском подходе к оценке параметров электрон-фононного взаимодействия и на теории термоэлектрических характеристик твердых тел Больцмана–Онзагера выполнены расчеты коэффициента Зеебека, проводимости и функции мощности для электронно-допированных соединений SrTiO$_3$, BaTiO$_3$ и CaTiO$_3$ в зависимости от температуры и концентрации носителей тока. Вычисленные коэффициент Зеебека и проводимость соответствуют экспериментальным данным. Показано, что для SrTiO$_3$, BaTiO$_3$ при любых температурах концентрационные зависимости функции мощности имеют максимумы, для которых следует ожидать максимальной добротности, в диапазоне (200–250) $\cdot$ 10$^{19}$ cm$^{-3}$, тогда как в случае CaTiO$_3$ максимумы характерны для температур ниже 500 K. Температурные зависимости функции мощности также являются подтверждением того, что перспективным для получения высокой добротности SrTiO$_3$ является данный диапазон концентрации носителей, тогда как для CaTiO$_3$ требуется максимально возможное увеличение концентрации носителей за счет допирования.

Ключевые слова: титанат стронция, титанат кальция, электронная структура, метод PAW, теория Больцмана–Онзагера, транспортные характеристики, функция мощности.

Поступила в редакцию: 20.05.2022
Исправленный вариант: 20.05.2022
Принята в печать: 22.05.2022

DOI: 10.21883/FTT.2022.12.53638.383