Thermoelectric effect in layered nanostructures
Katmanlı nanoyapılarda termoelektrik etki
- Tez No: 563613
- Danışmanlar: PROF. DR. RAMAZAN TUĞRUL SENGER, DOÇ. DR. HALDUN SEVİNÇLİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Bu tezde ilk prensip hesapları ve Landauer-Büttiker formülasyonu kullanılarak, dinamik kararlılığa sahip yarı iletken iki boyutlu malzemelerin balistik taşınım ve termoelektrik özellikleri incelenmiştir. Umut vadeden yeni thermoelektrik malzemeler bulma motivasyonuyla, geçiş metali dikalkojenitleri ve oksitleri (MX 2 bileşiğinde M = Cr, Mo, W, Ti, Zr, Hf; X = O, S, Se, Te olmak üzere) 2H- ve 1T-fazlarında sistematik olarak çalışılmıştır. Yapısal, elektronik ve fononik özelliklerinin incelenmesinden sonra, yarı-iletken ve dinamik kararlılığa sahip olan tüm yapıların termoelektrik özellikleri analiz edilmiştir. 1T-fazının tersine, 2H-fazındaki dört yapının termoelektrik özelliklerinin oldukça ümit verici olduğu ilk defa raporlanmıştır. Geçiş metali ve oksitlerinden sonra, grup III monokalkojenitlerinin balistik taşınım ve termoelektrik özellikleri 100 K'den 1000 K'e kadar geniş bir sıcaklık aralığında sunuldu. 25 bileşikten oluşan bu büyük aile, özgün elektronik bant yapısına sahip olmaları sebebiyle, geriye kalan iki boyutlu yapılar arasında öne çıkmaktadır. Meksika şapkası şeklindeki valans bant yapısına ek olarak bazı yapılar hem iletim hem de valans bandında ortaya çıkabilen vadi dejenerelikleri sergiler. Ayrıca, group III-monokalkojenitlerinden en hafif elementleri içeren BO ve BS tek tabakalı yapılarının taşınım ve termoelektrik özellikleri geniş bir sıcaklık aralığında hesaplanmıştır. Şaşırtıcı bir şekide, BO ve BS tek tabakalıları düşük sıcaklıklarda oldukça yüksek termoelektrik verim vermişlerdir. Düşük sıcaklıklarda yüksek termoelektrik verime sahip olmalarının arkasındaki fiziksel mekanizma, düşük sıcaklıklarda düşük termal iletkenliğe ve termoelektrik parformansını arttıran valans bant kenarında basamaklı elektronik iletime sahip olmalarıdır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, ballistic transport and thermoelectric (TE) properties of semiconducting and dynamically stable two-dimensional materials are investigated by combining first-principles calculations with Landauer formalism. Motivated by finding novel promising TE materials, transition metal dichalcogenides (TMDs) and oxides (TMOs) (namely MX 2 with M = Cr, Mo, W, Ti, Zr, Hf; X = O, S, Se, Te) are studied systematically in their 2H- and 1T-phases in Chapter 3. Having computed structural, as well as ballistic electronic and phononic transport properties for all structures, we analyze the thermoelectric properties of the semiconducting ones. We report for the first time that, 2H-phases of four of the studied structures have very promising thermoelectric properties, unlike their 1T-phases. Next, ballistic transport and thermoelectric (TE) properties of group III- monochalcogenides (group III-VI) are presented in a wide range temperature from 100 K to 1000 K. This large family composed of 25 compounds which stands out with their unique electronic band structures. In addition to Mexican hat shaped (quartic energy-momentum relation) valence band character, some of the structures exhibit valley degeneracies which can occur either in their conduction and valence bands. Moreover, TE and transport calculations are performed for BO and BS monolayers which consist of lightest species in group III-monochalcogenides. Surprisingly, BO and BS monolayers exhibit high TE efficiency at low temperatures. Low thermal conductance at low temperatures and stepwise electronic transmission at the valence band edge are the physical mechanisms behind achieving large ZT .
Benzer Tezler
- Ablation cooled material removal with bursts of ultrafast pulses
Ultra-hızlı atımlı küme modu ile soğuk ablasyonlu malzeme kaldırma
MEHMET CAN KERSE
Doktora
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH ÖMER İLDAY
PROF. DR. ERGİN ATALAR
- Termoelektrik soğutma hücrelerinde geometrik yapısal etkilerin incelenmesi
Investigation of geometrical structural effects in thermoelectric cooling cells
NAİM DEREBAŞI
Doktora
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN N ÖZMUTLU
- Chemical expansion in manganites
Manganitlerde kimyasal genleşme
MEHMET HAZAR ŞEREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMİL HAKAN GÜR
- Designing n-type zintl phases for thermoelectric power generation applications
N-tip zintl fazlarının termoelektrik enerji üretim uygulamaları için tasarımı
VERDA BERŞAN GENCELİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
EnerjiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UMUT AYDEMİR
- Atık ısının termoelektrik jeneratör sistemiyle elektrik enerjisine dönüştürülmesinin araştırılması
Investigation of conversion of waste heat into electric energy with thermoelectric generator system
ÖMER FARUK DEMİRBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ALİ ERGÜN ERTÜRK
- Developing high-efficiency ternary thermoelectric phosphides in the systems Ca-Ag-P and Ca-Cu-P
Ca-Ag-P ve Ca-Cu-P sistemlerinde yüksek verimli üçlü termoelektrik fosfitlerin geliştirilmesi
MELİS AKTÜRK AKTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
KimyaKoç ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UMUT AYDEMİR