ساختار الکترونی و خواص ترموالکتریک در ساختار کپه ای و لایه نازک آلیاژ نیمه هویسلر Pr-Ni-Bi بر اساس اصول اولیه و رهیافت شبه کلاسیک بولتزمان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه فیزیک، دانشکده‌علوم، دانشگاه محقق اردبیلی

2 دانشکده‌ی فیزیک، دانشگاه زنجان

3 گروه آموزشی فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

در این مقاله حالت کپه‌ای و لایه نازک ترکیب نیمه هویسلر Pr-Ni-Bi بر اساس رهیافت ابتدا به ساکن نظریه‌ی تابعی چگالی، به منظور مطالعه‌ی ساختار الکترونی، مغناطیسی و خواص ترابردی مورد مطالعه قرار گرفته است. ساختارتعادلی بلوری برای دو فاز  و  محاسبه شده و نتیجه‌ نشان می‌دهد این ترکیب در فاز  پایدارتر وبا اعمال فشار هیدروستاتیکی برابر با -2.94GPa گذار از فاز  به  امکان پذیراست. همچنین در فاز  گشتاور مغناطیسی کل سامانه بزرگتر است. چگالی حالت ها و ساختار نواری فاز  نشان می‌دهند که ترکیب در این فاز رفتار نیم‌فلزی داشته و یک گاف به بزرگی 0.351eV در کانال اسپین اقلیت برروی سطح فرمی وجود دارد. ضریب سیبک و فاکتور توانی در دماهای 200، 300 و 400 کلوین و برای پتانسیل‌های شیمیایی مختلف محاسبه شده است. نتایج نشان می‌دهند این ساختار عملکرد ترموالکتریک متوسطی از خود نشان ‌می‌دهد ولی این خواص در حالت لایه‌ی نازک بهبود قابل ملاحظه‌ای می‌یابند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Electronic Structure And Thermoelectric Properties In Bulk And Thin-Film Structures Of The Pr-Bi-Ni Semi-Heusler Alloy Based On First Principles And Boltzmann Semi-Classical Approach

نویسندگان [English]

  • Mahsa Fathi 1
  • Leila Mikaeilzadeh 2
  • Ali Tavana 3
1 Department of Physics, Faculty of Science, University of Mohaghegh Ardabili.
2 Department of Physics, University of Zanjan
3 Department of Physics, Faculty of Science, University of Mogaghegh Ardabili
چکیده [English]

In this paper, bulk and thin-film structures of the semi-Heusler Pr-Ni-Bi compound is investigated based on the ab initio density functional theory approach, to study the electronic structure, magnetism, and transport in these systems. Equilibrium crystal structures are obtained for the  and  phases which shows that the  phase is more stable and the application of -2.94GPa hydrostatic pressure causes a phase transition from the  phase to the  phase. Also, in the  phase, the magnetic moment of the system is larger. The calculated density of states and band structure for the  phase shows that the system has a half-metallic behavior and an energy gap equal to 0.351eV appears on the Fermi level, in the spin minority channel. The Seebeck coefficients and power factors are calculated for 200, 300 and 400 Kelvin temperatures and various chemical potentials. Results show that this compound has a moderate thermoelectric performance in the bulk structure which is notably enhanced in the thin film.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heusler alloys
  • Thin-films
  • Thermoelectric
  • Density functional theory
  • Boltzmann equation