《表2 不同成分Mg2Si1-xSnx的Fermi能级(Ef)、带隙(Eg)和CH与CL之间的能量差(ΔE)》

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《Mg_2Si_1-_xSn_x合金热电性能的第一性原理计算预测》

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利用几何优化所得的超晶胞进行能带结构计算，结果如图3a—e所示，三元的Mg2Si1-xSnx固溶体均为直接能隙半导体，价带最高点和导带最低点均位于G点，能隙的大小也随着Sn含量的增加而减小，具体数值如表2所示，Fermi能级Ef更加靠近导带，表明三元固溶体在本征条件下为n型传导，电子载流子占主导地位，且Fermi能级随着能隙的减小而降低。此外，从能带图中可以看出，价带顶部和导带底部都分别由两条能带组成，它们对半导体中电子/空穴的传导起主要作用，由于Mg2Si1-xSnx固溶体均为n型半导体，因此只考虑导带底部的两条能带。如图3a所示，将Fermi能级附近的两条导带分别记为CH（Heavy conduction band）和CL（Light conduction band），在图中分别用绿色和红色曲线标记，两条曲线距离Fermi面都比较近，因此对电子传导起主要作用。