Geri Dön

Zintl LiCdSb malzemesinin termoelektrik özelliklerinin temel ilkeler ile incelenmesi

Investigation of the thermoelectric properties of Zintl LiCdSb material from first principles

  1. Tez No: 888368
  2. Yazar: HÜSEYİN BENLİKAYA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SERBÜLENT YILDIRIM, PROF. DR. TANJU GÜREL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
  13. 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

  1. 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

    Türkçe

    2023

    Fizik ve Fizik MühendisliğiTekirdağ Namık Kemal Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TANJU GÜREL

  2. 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

    Türkçe

    2022

    Fizik ve Fizik MühendisliğiTekirdağ Namık Kemal Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TANJU GÜREL

  3. 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

    İngilizce

    2024

    EnerjiKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. UMUT AYDEMİR

  4. 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

    İngilizce

    2019

    EnerjiKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT AYDEMİR

  5. 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

    Türkçe

    2012

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KEMAL ÇOLAKOĞLU