Ag8SnS6 ve Ag8SnSe6 argirodit bileşiklerinin elektronik, taşınım ve termoelektrik özelliklerinin temel ilkeler ile incelenmesi

Abstract

Termoelektrik sistemler çevre dostu ve yenilenebilir enerji özellikleriyle tercihedilebilir sistemlerdir. Farklı avantajlarıyla termoelektrik enerji uygulamaları soğutma,ısıtma, elektrik üretimi ve iklimlendirme gibi çeşitli alanlarda yaygınlaşma potansiyelivardır. Termoelektrik metaryellerin verimliliği yüksek elektriksel iletkenlik veSeebeck katsayısı ve düşük termal iletkenliğe sahip olması gerekmektedir. Aynı andatüm bu özelliklere sahip malzemeler çok az miktardadır. Ag8SnS6 ve Ag8SnSe6malzemeleri düşük termal iletkenliğe sahip olduğu bilinen yüksek düzensizliğe sahipyarı iletkenler olup elektronik taşınım özelliklerinden dolayı dikkat çekmektedirler. Buçalışmada Ag8SnS6 ve Ag8SnSe6 yarı iletkenlerin yapısal, elektronik ve termoelektriközellikleri temel ilke yöntemleriyle incelenmiş ve sonuçlar mevcut deneyler ilekarşılaştırılmıştır. Hesaplamalar yoğunluk fonksiyonel kuramı ve yarı-klasikBoltzmann taşınım kuramı ile gerçekleştirilmiştir. Örgü sabitleri, hacim modülü,elektronik bant yapıları, toplam ve kısmi durum yoğunlukları ve termoelektrikkatsayıları deneyden hiç bir parametre kullanılmadan hesaplanmıştır. Hesaplamalarsonucu elde edilen ZT öngörüleri var olan n-tipi katkılanmış deneylerle uyumlu olup,p-tipi katkılama yapıldığında ZT değerlerinin çok daha yüksek olacağı bulunmuştur.

Thermoelectric systems are preferable systems with environmental friendly andrenewable energy properties. Thermoelectric power applications with differentadvantages have the potential to expand in various fields such as cooling, heating,electricity generation and air conditioning. Thermoelectric materials must have highelectrical conductivity and high Seebeck coefficient and low thermal conductivity. Fewmaterials exists having all these features at the same time. Ag8SnS6 and Ag8SnSe6materials are highly disordered semiconductors which are known to have low thermalconductivity and attract attention due to their electronic transport properties. In thisstudy, structural, electronic and thermoelectric properties of Ag8SnS6 and Ag8SnSe6semiconductors were examined from first principles calculations and the results arecompared with the available experiments. The calculations were carried out withdensity functional theory and semi-classical Boltzmann transport theory. Latticeconstants, bulk modulus, electronic band structures, total and partial density of statesand thermoelectric coefficients were calculated without using any parameters fromthe experiments. The predicted ZT are compatible with the existing n-type dopedexperiments and it was found that the ZT values can be much higher when p-typedoping was performed.