First principle study of intrinsic point defects in Zintl-phase thermoelectric Eu2ZnSb2
First principle study of intrinsic point defects in Zintl-phase thermoelectric Eu2ZnSb2
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Zintl相热电Eu2ZnSb2本征点缺陷的第一性原理研究
DOI：
10.1016/j.jallcom.2020.155981
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发表时间：
2020-11
影响因子：
6.2
通讯作者：
Zhai Pengcheng
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ma Haoqin;Li Guodong;Zhang Xiaolian;Huang Haijun;Duan Bo;Zhai Pengcheng
Zintl相化合物Eu_2ZnSb_2是一种具有低热导率的中温p型热电材料，其中Zn原子空位占50%。了解本征点缺陷对优化TE性能起着至关重要的作用，然而对于Eu_2ZnSb_2化合物的本征点缺陷至今仍是未知的。在这项工作中，我们采用密度泛函理论研究的本征点缺陷的Eu2ZnSb2。相图分析表明，在Eu2ZnSb2的生长环境中，EuZn11、Eu11Zn6Sb12和Eu16Sb11可能作为第二相存在。在所有空位、取代和间隙缺陷中，Zn空位（VZn）在CBM附近具有最低的形成能，为0.14 eV，电荷状态为−2，这表明Zn空位是Eu2ZnSb2中的p型主要缺陷。计算的电子局域化函数（ELF）表明，在VZn结构中，电子分布的变化只发生在Zn空位附近。此外，VZn仅轻微改变其相邻结构。这些结果表明，VZn是一个孤立的点缺陷，表现为−2电荷态，这与我们的缺陷形成能计算一致。本征点缺陷的研究有利于开发有效的点缺陷策略，以优化TE性能的Eu2ZnSb2。
Zintl phase compound Eu2ZnSb2, containing an intrinsic 50% Zn atom vacancy, is a potential mid-temperature p-type thermoelectric (TE) material with the low thermal conductivity. Understanding the intrinsic point defect plays a vital role in optimizing the TE properties, however, it keeps unknown so far for the Eu2ZnSb2compound. In this work, we applied density functional theory to investigate the intrinsic point defect of Eu2ZnSb2. Phase diagram analysis shows that EuZn11, Eu11Zn6Sb12and Eu16Sb11may exist as the secondary phase during the grown environment of Eu2ZnSb2. Among all vacancy, substitution, and interstitial defects, Zn vacancy (VZn) is found to have the lowest formation energy of ∼0.14 eV near CBM with a −2 charge state, suggesting Zn vacancy is the p-type dominant defect in Eu2ZnSb2. Calculated electronic localization function (ELF) shows that in the VZnstructure, the change of the electron distribution only occurs near the Zn vacancy. In addition, VZnonly changes its neighbor structure slightly. These results suggest that VZnis an isolated point defect behaving as −2 charge state, which agrees with our defect formation energy calculation. This intrinsic point defect study is beneficial for developing effective point defect strategy to optimize TE properties of Eu2ZnSb2.
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通讯作者：
Zhifeng Ren
DOI：
10.1201/9781315153766
发表时间：
2017-11
期刊：
--
影响因子：
--
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Z. Ren;Y. Lan;Qinyong Zhang
通讯作者：
Z. Ren;Y. Lan;Qinyong Zhang
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