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热电效应利用热电材料的塞贝克效应完成从热能到电能的转换,运用该原理而制造的热电能量转换器可以将工厂、电厂、车辆和电子设备运转所产生的热量转化为电能,从而为热处理以及废热的能量转换重复利用提供了一种新的解决方案。为了能够充分利用热电材料这一优势,研究者们在寻找新的热电材料以及改良已存在的热电材料的性能方面做了大量工作,其中就包括六方氮化硼及其纳米带。六方氮化硼(h-BN)与石墨烯一样有着层状的六方蜂巢结构,但是由于氮化硼的成键方式存在极性,二者在很多方面又有着截然不同的性质。石墨烯和六方氮化硼(h-BN)均可以通过其各自的片状结构或纳米管结构制成纳米带。优异的热电性能要求材料同时具备高电导率、高塞贝克系数和低热导率,尽管石墨烯纳米带(GNR)有着高热导率,其作为低维材料的量子效应使其在热电应用方面有着很大的潜力,而具有相同结构的氮化硼纳米带(BNNR)有希望在热电性能方面有着更好的表现,因此对BNNR热电性能的探究是本文的主要研究目的。通过对氮化硼纳米带进行建模,采用基于第一性原理的VASP软件对纳米带的电子结构进行了仿真,得到了纳米带的能带结构和态密度等信息。然后运用基于玻尔兹曼方程的BoltzTrap程序对VASP中自洽后的结果文件进行处理,得到纳米带的塞贝克系数、电导率比弛豫时间、电子热导率比弛豫时间的曲线。同时,对弛豫时间进行了计算,得到了电导率和电子热导率的值。用Phonopy和ShengBTE生成记录原子坐标位移的文件之后,借助于VASP进行二阶和三阶原子间力常数的计算,再用ShengBTE计算得到了纳米带的晶格热导率,最后依据ZT值的计算公式得到了纳米带的热电优值。本文选取了 100K、300K、600K和800K四种不同的温度情况对BNNR的热电性能进行了分析。结果表明,宽度为4的锯齿形氮化硼纳米带(4ZBNNR)和扶手椅型氮化硼纳米带(4ABNNR)塞贝克系数随着温度升高峰值下降,最大值可以达到0.003V/K;4ZBNNR的热电功率因子在800K时达到最大值0.218 W·m-1·K-2,而4ABNNR在300K温度下取得最大值0.00233 W·m-1·K-2。最终计算得到4ABNNR的ZT值接近于1,且受温度影响较小;4ZBNNR的ZT值随着温度增加而增大,最大ZT值达到0.975。