نقش مدولاسیون عرض در افزایش راندمان ژنراتورهای ترموالکتریکی

در این مقاله، خصوصیات ترموالکتریکی ساختارهای مبتنی بر گرافن با استفاده از روش تنگ-بست و به‌کارگیری روابط لاندائور-بوتیکر مورد بررسی قرار گرفته‌اند. هرچند کاهش عرض نوار گرافنی می‌تواند منجر به افزایش ضریب شایستگی ترموالکتریکی شود، طراحی مناسب نانوساختار همچنان امکان‌پذیر است. برطبق نتایج به‌دست‌آمده مشخص شد که با تغییر متناوب عرض نوار که به‌عنوان مدولاسیون عرض نوار نیز شناخته می‌شود، می‌توان ضرایب شایستگی ترموالکتریکی را تا دوبرابر مقدار مربوط به نوار با عرض باریک افزایش داد. همچنین نتایج نشان می‌دهند درصورتی‌که تغییر عرض نوار به‌صورت تدریجی ایجاد شده باشد، ضرایب شایستگی ترموالکتریکی تا سه برابر مقدار مربوط به نوار با عرض باریک قابل دستیابی است. علت این افزایش را می‌توان بیشتر شدن شکاف انرژی و درنتیجه، افزایش ضریب سیبک و فاکتور توان و همچنین کاهش هم‌زمان هدایت حرارتی بیان نمود.

the role of width modulation in increasing the efficiency of thermoelectric generators

in this paper, the thermoelectric properties of graphene-based structures are assessed by tight-binding method using landauer-buttiker formulas. although a decline in the width of the grapheme nanoribbon can increase the thermoelectric figure of merit, the proper design of the nanostructures is still possible. based on the results, a periodic alteration in the width of the ribbon, also known as the ribbon width modulation, could enhance the figure of merit twice compared with that of the narrow ribbon. moreover, for the case with gradual changes in the ribbon width, three-fold enhancement could be achieved in the thermoelectric figure of merit compared to that of narrow ribbons. such an increment could be assigned to an increase in the bandgap and, thus, the increment in the seebeck coefficient, the power factor as well as the thermal conductance reduction.