News:
寄蜉蝣于天地,渺沧海之一粟


A. J. Hong, C. L. Yuan, G. Gu, and J.-M. Liu(刘俊明)


Novel p-type thermoelectric materials Cu3MCh4 (M = V, Nb, Ta; Ch = Se, Te): high band-degeneracy


Journal of Materials Chemistry A 5, 9785 (2017)


在写这篇故事之前,先想和读者分享一下我个人的求学与工作经历。2002年我以倒数第一的录取成绩考取了盐城师范学院物理系。在那个时代本地人考上本地的大学是让人所不屑的,即便是考上一个正规的二本院校。那时候,来自南大、东大等名牌高校的倜傥才子们一直在追求自己所仰慕的女孩,这可能是让我拥有考研梦的主要原因。原打算报考复旦大学,誓死不考南大和东大的研究生。后来的后来,由于自信不足,改考了郑州大学的公费研究生。当县教育局打电话让我去教育局报名参加招聘面试之时,我曾傲娇地对教育局说我考上研究生了。当然,随后的很多年都曾为这样的抉择后悔过,所谓成不能傲、败不能馁,是不是就是这个道理?

读硕士之后,我才知道研究生这个行当中还有博士这个学位,像孩提时刚知道人还会死亡一样惊讶与绝望。再加之在郑州大学三年硕士生涯,数了、种了、收了三年小麦,磨灭了我对科研以及继续深造的信心。研究生毕业后,正值自己的情感危机和金融危机,我义无反顾地去了地处甘肃省甘南藏族自治州的甘肃民族师范学院,在那儿磨砺了、沉淀了三年。忘却了该忘却的一切后,我终于还是自己食言,还是来到南京大学PLD小组,做了刘老师的博士生。来到PLD后,刘老师开始让我做实验方向。由于我之前有一定编程基础,同时本人生性较“懒”,偷偷瞒天过海地在刘老师眼皮底下搞起了理论模拟。多亏刘老师的宽容,其实也是向老师学习,因为他就多次炫耀当年他是如何“不听”老师的话、自己偷偷摸摸干“私活”、干出了一点名堂。然后我就有了第一篇理论文章,第二篇…、第三篇…、以及现在的第四篇。

这项工作只是前面工作的一个延续,很普通很渺小,名副其实是沧海之一粟。

Half-Heusler合金由于具有较高的功率因子PF值,一直被热电界认为是一种潜在的热电材料。如果说我们的工作有点意义的话,其一就是找到了一类与half-Heusler合金有相似结构的材料Cu3MCh4(M =V, Nb, Ta; Ch = Se, Te),其二就是我们从费米面形状上分析了具有较好热电性能的原因。

看起来似乎“老掉牙”的辩证唯物主义告诉我们:世界上的任何事物都是矛盾的统一体,我们无非都是在寻找某个矛盾体的平衡点。对于职业,我们要从生活和工作中找自己的平衡点。对于大学教师,我们也许还要从教学与科研中找平衡点。而对于热电材料,需要从电导率与热导率,以及电导率与塞贝克系数中找平衡点。而我们文章立足于要痴心妄想地打破热电材料的这个矛盾。我们暂且把希望寄托在Cu3MCh4这类材料上,由于其空穴的有效质量小于电子的有效质量,但是这个空位的有效质量虽小但也小得不离谱,小得恰到好处,可保证具有较大的塞贝克系数。同时,其价带顶有一个三重简并,这样保证价带顶可以拥有尽可能多的空穴,从而提高电导率。这个工作就这么渺小就这么“无趣”。渺小也罢、无趣也罢,能够发表出来就是一点成功。

“无趣”也罢,渺小也罢,这篇文章终究在刘老师有形与无形的帮助下,花落JMCA,其中有一些“内情”不忍回顾。故事写到此,回头再看第一段内容似乎和本工作没有关系。不过,在刘老师实验室,一个独特的感受就是刘老师很喜欢将本不该有联系的几类事务堆砌起来,从一些莫名其妙的角度构建了一些莫名其妙的相互联系。这其实是告诉我们,事物总是相互联系的,没有我们的过去,就没有我们的现在。推动我们前进也许仅仅就是所谓的爱情,时间会让你忘却爱情中的伤痛。同时,时间会成就你的未来。

问题是,你不能自己沉沦,得每天起早贪黑没命地干活。不如此,你很可能也没有未来。

(洪爱俊撰稿)

The good thermoelectric performance of some half-Heusler (HH) alloys has been stimulating substantial efforts in searching for more materials with similar crystal structures but better properties. In this work, we predict a new class of thermoelectric materials Cu3MCh4 (M = V, Nb, Ta; Ch = Se, Te) with similar lattice structures to HH alloys. The electronic and thermal transport properties of these materials are quantitatively evaluated using first-principles calculations in combination with the semi-classical transport theory. The largest ZT values at 1000 K for p-type Cu3MTe4 and Cu3MSe4 (M = V, Nb, Ta) can reach up to 2.06, 2.22, 2.36 and 1.91, 2.35 and 2.03, respectively. It is suggested that high band-degeneracy near the valence band edge is the main physical source for the predicted excellent thermoelectric performance. Simultaneously, a smaller effective mass of holes than that of electrons also benefits the enhanced thermoelectric properties of these p-type materials.



URL: