We present a study of the electronic properties of Tl5Te3, BiTl9Te6 and SbTl9Te6 compounds by means of density functional theory based calculations. The optimized lattice constants of the compounds are in good agreement with the experimental data. The band gap of BiTl9Te6 and SbTl9Te6 compounds are found to be equal to 0.589 eV and 0.538 eV, respectively and are in agreement with the available experimental data. To compare the thermoelectric properties of the different compounds we calculate their thermopower using Mott's law and show, as expected experimentally, that the substituted tellurides have much better thermoelectric properties compared to the pure compound.
Physical properties of Thallium-Tellurium based thermoelectric compounds using first-principles simulations
采用密度泛函理论计算方法,研究了Tl_5Te_3,BiTl_9Te_6和SbTl_9Te_6化合物的热力学和物理性质.优化得到的化合物晶格常数与实验值符合较好。计算了三种化合物的电子态密度和能带结构,以了解它们的成键机制。BiTl 9 Te 6和SbTl 9 Te 6化合物的间接带隙分别为0.256eV和0.374eV。自旋-轨道耦合对两种半导体化合物的电子结构有重要影响,因此应该包括这些材料的良好的数值描述。计算了这三种化合物的弹性常数,测定了它们的体积模量、剪切模量和杨氏模量。Sb、Bi合金化后的韧脆转变与电子性质的变化有关。最后,得到了德拜温度、纵向声速、横向声速和平均声速。
Anharmonic phonon effects on linear thermal expansion of trigonal bismuth selenide and antimony telluride crystals
采用并扩展了一种有效的Grüneisen方法,研究了三方结构硒化铋(Bi $_2$ Se $_3$)和碲化锑(Sb $_2$ Te $_3$)的声子非谐性和线性热膨胀系数(TEC).系统的非谐性进行了研究,通过广泛的计算Grüneisen参数,利用保序变形。与实验结果相一致,在$a$和$c$方向的TEC之间存在较大的各向异性。Sb $_2$ Te $_3$中固有的较大非谐性与Bi $_2$ Se $_3$相比被体积效应抵消,导致它们的线性TEC具有可比的温度依赖性。从我们的第一性原理数据推导出的德拜温度也非常符合现有的表中的值。这项工作中开发的高效方法首次应用于研究两个三角形热电系统的线性TEC,为解决其他热电和其他低对称性材料中的非谐效应提供了令人兴奋的机会。
Influence of strain on anisotropic thermoelectric transport of Bi$_2$Te$_3$ and Sb$_2$Te$_3$
基于详细的第一性原理计算和半经典Boltzmann输运理论,研究了应变下Bi $_2$ Te $_3$和Sb $_2$ Te $_3$的各向异性热电输运性质.发现由于应变相关的热电势和电导率的补偿效应,Bi $_2$ Te $_3, while being stable for Sb$ _2 $Te$ _3 $. A clear preference for thermoelectric transport under hole-doping, as well as for the in-plane transport direction was found for both tellurides. In contrast to the electrical conductivity anisotropy, the anisotropy of the thermopower was almost robust under applied strain. The assumption of an anisotropic relaxation time for Bi$ _2 $Te$ _3在面内应变下,相关的功率因数将降低。这表明,在单晶系统中,强的各向异性散射效应已经起作用。
本文介绍的工作描述了热电效应的空心块热废物收集的目的。该研究包括开发一个数值模型形成的热传递方程耦合到热电效应方程研究热电发电机(TEG)纳入黎巴嫩空心块通过两个模拟使用有限差分格式和使用有限元格式。结果表明,对于ΔT=30K,由碲化铋锑制成的单个8.6 x 0.4 x 0.4 cm 3热电腿产生的电压为5.85 mV。采用这两种方法对一个空心块内装有3个TEG的设计进行了测试和数值验证,在ΔT=30K时得到的主要结果表明,电压ΔV=0.72V,电流I= 0.06A,品质因数ZT=0.55。然后,出于经济目的对设计进行了优化。
Length Dependence thermal conductivity of Zinc-Selenide (ZnSe) and Zinc Telluride (ZnTe)- A combined first principles and Frequency Domain Thermoreflectance (FDTR) study