نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مجتبی اشهدی ¹
• داود واحدی فخرآباد ²

¹ گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

² دانشگاه نیشابور، دانشکده علوم، گروه فیزیک

چکیده

در این مقاله، خواص ترموالکتریکی تک لایة جدید دو بعدی B2CO با استفاده از محاسبات اصول اولیه به دست آمده است. ساختار نواری و چگالی حالت‌های الکترونی بر پایۀ نظریۀ تابعی چگالی با استفاده از بستۀ محاسباتی کوانتوم- اسپرسو  (QE)، مورد مطالعه قرار گرفته است. خواص ترموالکتریکی با استفاده از معادلۀ ترابردی نیمه کلاسیکی بولتزمن در تقریب زمان واهلش و در بستۀ محاسباتی  BoltzTraP محاسبه شدند. این خواص ترابرد الکتریکی شامل ضرایب رسانش الکتریکی  (sigma)، رسانندگی گرمایی (κe)، ضریب سیبک (S) و کمیت بدون بعد ضریب ارزشی ZT هستند که برای طراحی ادوات ترموالکتریکی مناسب هستند. بر اساس نتایج ما، تک لایة دو بعدی  B2CO نشان دهندۀ یک نیم­رسانا با گاف نواری غیر مستقیم و با مقدار  1/68 الکترون ولت است. نتایج محاسبات عددی خواص ترابردی تقریباً همسانگرد برای تک لایة دو بعدی  B2CO ررا نشان می­دهند. به ویژه، مطالعۀ ترموالکتریک تک لایة دو بعدی  B2CO، عملکرد خوب ترموالکتریکی با ضریب ارزشی بالا را نمایش می­دهد، به طوری که نانوساختار  B2CO یک نیم‌رسانای نوع n است و مقدار ضریب سیبک و ضریب ارزشی در دمای اتاق به ترتیب، V/Kµ 2595- و 1 به‌دست آمدند.

کلیدواژه‌ها

• نظریۀ تابعی چگالی
• معادلۀ ترابردی بولتزمن
• تک لایة B2CO
• ضریب سیبک
• ضریب ارزشی

موضوعات

• نظری

عنوان مقاله [English]

Ab initio study of electronic and thermoelectric properties of a new B2CO monolayer

نویسندگان [English]

• mojtaba Ashhadi ¹
• Davoud Vahedi Fakhrabad ²

¹ Department of Physics, Faculty of Science, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran

² Department of Physics, Faculty of Science, University of Neyshabur, Neyshabur, Iran

چکیده [English]

In this work, we present the thermoelectric properties of a novel two-dimensional (2D) B2CO monolayer obtained using first principles calculations. We investigated the electronic band structure and density of states based on density functional theory and using the QUANTUM ESPRESSO computational package. Thermoelectric properties were calculated using the semiclassical Boltzmann transport equation in relaxation time approximation and within Boltztrap computational package. These electrical transport properties include the electrical conductivity coefficients (sigma), thermal conductivity (κ_e), the Seebeck coefficient (S) and dimensionless figure of merit (ZT), which are suitable for designing thermoelectric devices. According to our results, two-dimensional (2D) B₂CO monolayer indicates an indirect band gap semiconductor with value of 1.68 eV. The numerical results show almost isotropic transport properties for the 2D B₂CO monolayer. In particular, the thermoelectric study shows a good thermoelectric performance of the 2D B₂CO monolayer with high figure of merit, so that, the nanostructure of B₂CO is an n-type semiconductor and Seebeck coefficient and figure of merit at room temperature were obtained as -2595 µV/K and 1, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

• density functional theory
• Boltzmann transport equation
• B2CO monolayer
• Seebeck coefficient
• figure of merit