بررسی نظری خواص ترموالکتریکی نانو ورقه فسفرن متخلخل و مقایسه با فسفرن کامل در راستای دسته صندلی

در این پژوهش با استفاده از نظریه‌ی تابعی چگالی و معادله بولتزمن، خواص ترموالکتریکی نانو ورقه فسفرن کامل و نانو ورقه فسفرن متخلخل در دماهای 100،200 و 300 درجه کلوین محاسبه و مقایسه شد. نتایج نشان می‌دهد بیشینه‌ی ضریب سیبک در دمای 300 درجه کلوین برای نانو ورقه متخلخل برای ناخالصی نوع n و p حدود دو برابر مقدار مشابه درنانو ورقه فسفرن کامل است. ماده‌ی ترموالکتریک خوب باید رسانندگی الکتریکی بالا و رسانندگی گرمایی پایینی داشته باشد. اگرچه هدایت الکتریکی نانو ورقه‌ی‌ کامل در همه‌ی دماهای مورد بررسی بیش ازنانوورقه متخلخل می‌باشد، اما سهم الکترونی هدایت حرارتی فسفرن متخلخل کمتر از فسفرن کامل است. بیشینه‌ی ضریب شایستگی که نشان دهنده‌ی شایستگی ماده‌ی ترموالکتریک است در همه‌ی دماهای مورد بررسی برای نانو ورقه فسفرن متخلخل بیشتر از فسفرن کامل می‌باشد. نتایج این پژوهش پتانسیل مواد دو بعدی متخلخل را جهت کاربردهای ترموالکتریک نشان می‌دهد.

Theoretical investigation and comparison of thermoelectric properties of porous and perfect phosphorene along armchair direction

In this study, using density functional theory and Boltzmann equation, the thermoelectric properties of perfect and porous phosphorene nanosheets are calculated and compared at different temperatures including 100, 200 and 300 K. The results show that the maximum seebeck coefficient at 300 ° K for porous nanosheet is about twice the corresponding amount of the perfect one. A good thermoelectric material should have a high electrical conductivity as well as a low thermal conductivity. Although the electrical conductivity of the perfect sample is higher than that of the porous one at all studied temperatures, the electronic contribution of the thermal conductivity related to porous phosphorene is less than the thermal conductivity of the perfect one. At all studied temperatures, the maximum figure of merit (ZT) in porous phoephorene, is higher than the ZT in the perfect nanosheet. The results of this study indicate that twodimensional porous phosphorene is a promising material for thermoelectric applications and even demonstrates a better performance than the perfect 2Dphosphoren.