Zintl LiCdSb malzemesinin termoelektrik özelliklerinin temel ilkeler ile incelenmesi
Investigation of the thermoelectric properties of Zintl LiCdSb material from first principles
- Tez No: 888368
- Danışmanlar: PROF. DR. SERBÜLENT YILDIRIM, PROF. DR. TANJU GÜREL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 57
Özet
Bu tezde Zintl fazdaki yarım-Heusler LiCdSb malzemesinin yapısal, elektronik, örgü dinamiksel ve termoelektrik özellikleri temel ilkeler yaklaşımı ile hesaplanmıştır. Hesaplamalar yoğunluk fonksiyoneli kuramı çerçevesinde düzlem dalgalar ve sanal-potansiyeller kullanılarak ve genelleştirilmiş gradyan yaklaşımı ile gerçekleştirilmiştir. Termoelektrik katsayılar yarı-klasik Boltzmann taşınım denklemi çözülerek elde edilmiştir. Hesaplamalar sonucu PBEsol yaklaşımı ile Zintl fazdaki LiCdSb malzemesinin örgü parametreleri var olan deney sonuçları ve literatürdeki diğer hesaplamalarla uyumlu bulunmuştur. Ayrıca yapının elastik kararlılık kriterleri ve fonon dağılım eğrilerinde, örgü dinamiksel olarak kararlı olduğu görülmüştür. Zintl LiCdSb malzemesinde spin-orbit etkileşmesinin dikkate alınmasıyla bant aralık değerinin önemli ölçüde düştüğü tespit edilmiş olup bu etkileşmenin elektronik ve termoelektrik özellikler için önemli olduğu sonucuna varılmıştır. Katı-bant yaklaşımında termoelektrik nicelikler sabit gevşeme zamanı varsayımı altında hesaplanmıştır. Hesaplamalar sonucunda Zintl fazdaki LiCdSb malzemesinin 5x10^19 cm^-3 taşıyıcı konsantrasyonunda 1000 K sıcaklığında p-tipi katkılama için ZT=1,90 ve 2.5x10^19 cm^-3 taşıyıcı konsantrasyonunda 1000 K sıcaklığında n-tipi katkılama için ZT=1,97 değerine ulaşılmıştır. Yapmış olduğumuz bu çalışma yüksek güç faktörüne sahip olmalarıyla bilinen yarım-Heusler malzemelerde, termal iletkenliği daha düşük olan Zintl fazı LiCdSb malzemesinin umut vadeden bir termoelektrik performans sergileyebileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the structural, electronic, lattice dynamical, and thermoelectric properties of half-Heusler LiCdSb material in the Zintl phase have been calculated using the first principles approach. The calculations are carried out in the density functional theory framework using plane waves and pseudopotentials and generalized gradient approximation. The thermoelectric coefficients were obtained by solving the semi-classical Boltzmann transport equation. As a result of the calculations, the lattice parameters of the LiCdSb material in the Zintl phase with the PBEsol approach were found to be compatible with the existing experimental results and other calculations in the literature. In addition, the elastic stability criteria and phonon dispersion curves of the structure show that the lattice is dynamically stable. It was found that the band gap value decreased significantly by taking into account the spin-orbit interaction in Zintl LiCdSb material and it was concluded that this interaction is important for electronic and thermoelectric properties. Within the rigid-band approximation, thermoelectric properties are calculated under the assumption of constant relaxation time. As a result of the calculations, we predict ZT=1.90 for p-type doping at a carrier concentration of 5x10^19 cm^-3 at 1000 K and ZT=1.97 for n-type doping at a carrier concentration of 2,5x10^19 cm^-3 at 1000 K for LiCdSb material in Zintl phase. This study shows that in half-Heusler materials, which are known for their high power factor, the Zintl phase LiCdSb material with lower thermal conductivity can exhibit a promising thermoelectric performance.
Benzer Tezler
- Zintl RbZn4As3 malzemesinin termoelektrik özelliklerinin temel ilkeler ile incelenmesi
Investigation of the thermoelectric properties of the Zintl RbZn4As3 material from first principles
AHMET ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TANJU GÜREL
- Zıntl BaIn2Te4 malzemesinin yapısal, elektronik, termoelektrik ve termal taşınım özelliklerinin temel ilkeler ile incelenmesi
Investigation of the structural, electronic, thermoelectric, and thermal transport properties of zıntl BaIn2Te4 material from first principles
YASEMİN ASLANTÜRK ALTUNAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TANJU GÜREL
- 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
- Enhancing thermoelectric properties of n-type Mg3Sb2 Zintl phase through microstructure engineering
Mikrayapı Mühendisliği ile n tipi Mg3Sb2 Zintl fazlarının termoelektrik özelliklerinin geliştirilmesi
MELİS ÖZEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
EnerjiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT AYDEMİR
- NaIn, NaTl, Na-As, K-As ve Rb-As bileşiklerinin yapısal, mekanik ve elektronik özelliklerinin ab initio yöntemlerle hesaplanması
The calculation of the structural, mechanic and electronic properties of NaIn, NaTl, Na-As, K-As and Rb-As compounds with ab initio method
HAVVA ÖZIŞIK
Doktora
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL ÇOLAKOĞLU