نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)، قزوین

چکیده

در این مقاله تحرک پذیری و خواص ترموالکتریکی دیامان‌های  ( Cl و F و C2X (X= H با استفاده از نظریۀ تابعی چگالی و بستۀ محاسباتی کوانتوم اسپرسو و بولتزراپ مطالعه می­شود. در تمامی ساختارهای ( Cl و F و C2X (X=H تحرک پذیری حفره‌ها کوچک‌تر از تحرک پذیری الکترون­ها است. این امر ناشی از شکل ساختار نواری هر ساختار است. برای ساختارهای  C2H، C2F و C2Cl با آلایش نوع p بیشینه ضریب سیبک به ترتیب برابر است با µV/K 2733، 2811 و 2201 و برای آلایش نوع بیشینه ضریب سیبک مواد فوق به ترتیب  2767،- 2696- و 2269- µV/K است. در تمامی ساختارها پارامترهای ترموالکتریکی از جمله رسانندگی الکتریکی، رسانندگی گرمایی الکتریکی و ضریب توان در مقادیر مثبت پتانسیل شیمیایی بیشینه هستند. در نتیجه این مواد با آلایش نوع n می‌توانند مواد ترموالکتریکی مناسب‌تری باشند. همچنین هر سه ساختار در بازۀ دمایی 200-500 کلوین بیشینه ضریب توان را دارند‏.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Mobility and thermoelectric properties of semiconducting diamanes

نویسنده [English]

  • Somaieh Ahmadi Soltansaraie

Department of physics, Faculty of science, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran

چکیده [English]

In this paper, mobility and thermoelectric properties of diamanes C2X (X = H, F, Cl) are studied using quantum espresso and Boltztrap computational package based on density functional theory. In all structures of C2X (X = H, F, Cl), the mobility of holes is smaller than the mobility of the electrons, which is due to the shape of the band structure of each structure. Maximum of Seebeck coefficient is 2733, 2811, 2201 µV/K for n-type C2H, C2Fand C2Cl and it is -2767, -2696 and -2269 µV/K for p-type C2H, C2Fand C2Cl, respectively. In all structures, thermoelectric parameters such as electrical conductivity, electrical thermal conductivity and power factor are maximum in positive values of chemical potential. As a result, these materials can be more suitable thermoelectric materials with n-type doping. Also, all three structures have a maximum power factor in the temperature range of 200-500 Kelvin.

کلیدواژه‌ها [English]

  • mobility
  • thermoelectric
  • electrical conductivity
  • thermal conductivity
  • Seebeck coefficient
  • density functional theory‎‎
  1. K Novoselov, et al., Science 306 (2004) 666.
  2. L Li, et al., Natature Nanotechnology 9 (2014) 372.
  3. W B. Xu, et al., Nanoscale Research Letters 9 (2014) 554.
  4. Q Luan, et al., Chinese Journal of Physics 55 (2017) 1930.
  5. L B. Shi, et al., Mater. Chem. C 8 (2020) 5882.
  6. J Song, et al., Chem.Chem.Phys. 21 (2019) 12977.
  7. J Mahmood, et al., Natl. Acad. Sci. U. S. A. 113 (2016) 7414.
  8. A G Kvashnin, et al., Nano Lett. 14 (2014) 676.
  9. D Odkhuu, et al., Rep. 3 (2013) 3276.
  10. P V Bakharev, et al., Nanotechnol. 15 (2020) 59.
  11. G Qin, L Wu and H Gou, Functional Diamond 1 (2021) 83.
  12. M Raeisi, et al., Carbon 167 (2020) 51.
  13. D M. Rowe, “CRC Handbook of Thermoelectrics”; CRC Press, Boca Raton Fl 1995.
  14. I Chowdhury, et al., Nanotechnol. 4 (2009) 235.
  15. L D. Hicks and M S Dresselhaus, Rev. B 47 (1993) 12727.
  16. J He, M G Kanatzidis, and V P Dravid, Materialstoday 16 (2013) 166.
  17. P Giannozzi, et al., Journal of Physics: Condensed Matter 21 (2009) 395502.
  18. J P Perdew, K Burke, and M Ernzerhof, Rev. Lett. 77 (1996) 3865.
  19. H J Monkhorst, and J D Pack, Rev. B 13 (1976) 5188.
  20. G K H Madsen and D L Singh, Phys. Comm. 175 (2006) 67.
  21. J Bardekn and V Shockley, Rev. 85 (1950) 72.
  22. H Lang, S Zhang, and Z Liu, Rev. B 94 (2016) 235306.
  23. F Reale, et al., Sci Rep. 7 (2017) 14911.
  24. A Allain and A Kis, ACS NANo 8 (2014) 7180.
  25. S Ahmadi, et al., Journal of Physical Chemistry C, 125 (2021) 14525.

تحت نظارت وف ایرانی