Bazı dörtlü yarım-heusler malzemelerin yapısal, elektronik, titreşimsel ve termoelektrik özelliklerinin temel ilkelerden incelenmesi
First-principles investigation of structural, electronic, vibrational, and thermoelectric properties of some quaternary half-heusler materials
- Tez No: 620686
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TANJU GÜREL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Ab initio, Katıhal fiziği, Yarı iletken kristaller, Ab initio, Solid state physics, Semiconductor crystals
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yarım-Heusler malzemelerden 18 değerlik elektronuna sahip olanlar yarı-iletken davranış sergilemekte ve termoelektrik özellikleri bakımından yoğun olarak çalışılmaktadır. Üç farklı atomdan oluşan 18-elektrona sahip yarım-Heusler malzemelere benzer dört farklı atomdan oluşan ve yine aynı değerlik elektron sayısına sahip dörtlü yarım-Heusler olarak adlandırılan bileşikler de düşük termal iletkenlik gösterdikleri için umut vaat etmektedirler. Bu çalışmada üçlü yarım-Heusler TiCoSb ve ScNiSb ve dörtlü yarım-Heusler, Ti$_2$FeNiSb$_2$ ve MgTiNi$_2$Sb$_2$ malzemelerinin yapısal, elektronik, titreşimsel ve termoelektrik özellikleri temel ilkelerle hesaplandı. Hesaplamalar yoğunluk fonksiyonel kuramı (YFK) ile ve genelleştirilmiş gradyan yaklaşımı (GGY) kullanılarak gerçekleştirildi. Geometrik optimizasyon yapılarak denge örgü parametreleri elde edilmiştir. Hacim modülü, hacim modülünün basınç bağımlılığı, elektronik bant yapıları, toplam ve kısmi elektronik durum yoğunlukları ve titreşimsel özellikler hesaplanmış, sonuçlar mevcut deney ve diğer hesaplamalar ile karşılaştırılmıştır. Seebeck katsayısı, elektriksel iletkenlik, elektronik termal iletkenlik gibi termoelektrik özellikler yarı-klasik Boltzmann taşınım kuramı çerçevesinde ve sabit gevşeme zamanı yaklaşımı ile hesaplanmıştır. Mevcut deneysel ve kuramsal çalışmalarla elde edilmiş örgü termal iletkenlik ve tahmini bir sabit gevşeme zamanı kullanılarak ZT değerleri öngörülmüştür. TiCoSb malzemesindeki Co atomu yerine Fe ve Ni atomlarının konulması ile oluşturulan Ti$_2$FeNiSb$_2$ malzemesinin p-tipi ZT değeri (0,58) 800K'de TiCoSb'ye göre (0,94) \%40 daha düşük olduğu bulunmuştur. Ancak ScNiSb malzemesinde Sc atomu yerine Mg ve Ti atomlarının konulmasının ise MgTiNi$_2$Sb$_2$'nin ZT değerinde (0,8) ScNiSb'ninkine (0,42) göre iki kat artış sağladığı gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Half-Heusler materials having 18 valence electrons exhibit semiconductor behavior and are intensively studied because of their thermoelectric properties. Quaternary half-Heusler materials with four different atoms are also have 18 valence electrons similar to the ternary half-Heusler materials and are promising due to their low thermal conductivities. In this study, structural, electronic, vibrational and thermoelectric properties of ternary half-Heusler TiCoSb and ScNiSb and quaternary half-Heusler Ti$_2$FeNiSb$_2$ and MgTiNi$_2$Sb$_2$ materials are calculated from first principles. Calculations are carried out using density functional theory (DFT) within generalized gradient approximation (GGA). Equilibrium lattice parameters are obtained by geometrical optimization. Bulk modulus, pressure dependence of bulk modulus, electronic band structures, total and partial electronic density of states and vibrational properties are calculated and results are compared with available experiments and other calculations. Thermoelectric properties such as Seebeck coefficient, electrical conductivity, and electronic thermal conductivity are calculated within the framework of the semi-classical Boltzmann transport theory and with relaxation time approximation. ZT values are predicted with the help of lattice thermal conductivity and a guessed constant relaxation time coefficient results obtained by available experimental and theoretical studies. The p-type ZT value (0.58) of Ti$_2$FeNiSb$_2$ material which is created by substituting the Co atom in the TiCoSb material with the Fe and Ni atoms was found to be 40\% lower than TiCoSb value (0.94) at 800K. However, it has been shown that the substitution of Mg and Ti atoms instead of Sc atoms in ScNiSb material provides a two-fold increase in MgTiNi$_2$ Sb$_2$ compared to that of ScNiSb (0,42).
Benzer Tezler
- Bazı esterlerin kinetik incelenmesi ve termodinamik parametrelerin belirlenmesi
Kinetic study and detesmination of thermodnamic parameters of some esters
İBRAHİM TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Bazı sert çekirdekli meyve türlerinde döllenme biyolojisi üzerinde yöntem çalışmaları
Başlık çevirisi yok
ATBİMOĞLU ADALET
- Ağızlık açma mekanizmalarının tasarımı
Başlık çevirisi yok
RECEP EREN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiUludağ ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL R. ALPAY
- Bazı yer ve sırık fasulye çeşitlerinde optimal melezleme şartlarının tespiti üzerine bir araştırma
Başlık çevirisi yok
TÜRKAN KOÇLU