热电材料作为新型能源材料,拥有极好的应用前景,归因于它具有环境友好性,可再生和可重复利用等优良特性。唯一限制热电材料大规模投入实际应用的因素是其转化功率较传统能源材料低很多,通常不超过15%。因此,提高热电材料的转化效率是热电材料研究领域的重要目标。值得注意的是,Mg₃Bi₂在费米面附近的导带中具有多能谷特征,展现了其作为优秀热电材料的潜力。一个材料的热电性能由一个无量纲参数热电优值ZT来描述。构成ZT的输运参数有塞贝克系数S,电导率σ和热导率к,其中热导率又分为电子热导率与晶格热导率,通常电子热导率与晶格热导率相比所占比例很小,因此不进行考虑。此时,与电子相关的部分由功率因数来描述。除此之外,输运参数之间彼此相互影响,无法独立调整某一个参数,因此,对ZT的调整是一个复杂的需要反复尝试的过程。本文通过第一性原理计算,对Mg₃Bi₂的基态性质及其在低静水压力条件下的热电性质进行了研究。通过杂化泛函方法计算获得的基态电子结构性质,显示其为窄带半导体,能隙为0.15 e V。同时,导带底位于倒空间高对称线以外的位置。对体系施加静水压力,从1 GPa一直增加到4 GPa,声子谱中无虚频出现,表明加压过程中结构始终稳定。随着压力增大,能隙逐渐变宽,导带中出现能带收敛现象。在300 K的温度下,当N型掺杂的载流子浓度处于10¹⁹-10²⁰cm^-3之间时,体系的功率因数随着压力的增大而逐渐变大,并达到最大值。由此可知,对Mg₃Bi₂进行N型掺杂,并在低压的调控下,热电性能逐渐变好。