Дослідження термоелектричних властивостей сплаву напівгейслера ZrCoBi, легованого Ni/Co
Анотація
Термоелектричні (TE) композити Half-Heusler (HH) були перевірені через їхні відмінні TE властивості в діапазоні середніх і високих температур. Розрахунки на основі першопринципів полегшують відкриття або покращення більшої кількості сполук HH. У статті представлено теоретичну оцінку TE властивостей сплаву Half-Heusler ZrCoBi, легованого нікелем (Ni), з використанням FP-LAPW і напівкласичної теорії Больцмана. Термоелектричні параметри розраховувалися за допомогою коду BoltzTraP, наприклад, коефіцієнт Зеєбека (S), відношення електропровідності до часу релаксації (σ/τ), відношення електронної теплопровідності до часу релаксації (κ_e/τ), відношення коефіцієнта термоелектричної потужності до часу релаксації (S2σ/τ), а також безрозмірну добротність (ZT) в діапазоні температур 0-500 К. Розрахований коефіцієнт Зеєбека показує, що досліджувані сплави демонструють тенденцію до провідності p-типу зі збалансованою TE характеристикою між обома носіями заряду (дірки та електрони). Знайдено високе значення електронної теплопровідності, що передбачає потенційне використання досліджуваних сплавів у тепловідвідних програмах. Отримані результати, такі як високий коефіцієнт термоелектричної потужності та ZT ≅ 1, припускають, що сплави ZrCo1-xNixBi можуть мати потенційне термоелектричне застосування.
Завантаження
Посилання
M.M. Alam, M.A. Aktar, N.D.M. Idris, and A.Q. Al-Amin, J World Development Sustainability, 2, 100048 (2023), https://doi.org/10.1016/j.wds.2023.100048
C. Gayner, and K. K. Kar, J. Progress in Materials Science, 83, 330-382 (2016), https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2016.07.002
R. Liu, H. Chen, K. Zhao, Y. Qin, B. Jiang, T. Zhang, G. Sha, X. Shi, C. Uher and W. Zhang, J. Advanced Materials, 29(38), 1702712 (2017), https://doi.org/10.1002/adma.201702712
T. Zhu, C. Fu, H. Xie, Y. Liu and X. Zhao, Advanced Energy Materials, 5(19), 1500588 (2015), https://doi.org/10.1002/aenm.201500588
A. Mubarak, S. Saad, F. Hamioud and M. Al-Elaimi, J. Solid State Sciences, 111, 106397 (2021), https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2020.106397
J. Wei, L. Yang, Z. Ma, P. Song, M. Zhang, J. Ma, F. Yang and X. Wang, J. Journal of Materials Science, 55, 12642-12704 (2020), https://doi.org/10.1007/s10853-020-04949-0
D. Li, Y. Gong, Y. Chen, J. Lin, Q. Khan, Y. Zhang, Y. Li, H. Zhang and H. Xie, J. Nano-Micro Letters, 12, 1-40 (2020), https://doi.org/10.1007/s40820-020-0374-x
P.A. Finn, C. Asker, K. Wan, E. Bilotti, O. Fenwick, and C.B. Nielsen, J. Frontiers in Electronic Materials, 1, 677845 (2021), https://doi.org/10.3389/femat.2021.677845
Y. Zheng, T.J. Slade, L. Hu, X.Y. Tan, Y. Luo, Z.-Z. Luo, J. Xu, Q. Yan and M. G. Kanatzidis, J. Chemical Society Reviews, 50 (16), 9022-9054 (2021), https://doi.org/10.1039/D1CS00347J
A. Kumar, S. Bano, B. Govind, A. Bhardwaj, K. Bhatt and D. Misra, J. of Electronic Materials 50, 6037-6059 (2021), https://doi.org/10.1007/s11664-021-09153-7
Z. Bu, W. Li, J. Li, X. Zhang, J. Mao, Y. Chen, and Y. Pei, J. Materials Today Physics, 9, 100096 (2019), https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2019.100096
S. Roychowdhury, R.K. Biswas, M. Dutta, S.K. Pati, and K. Biswas, J. ACS Energy Letters, 4 (7), 1658-1662 (2019), https://doi.org/10.1021/acsenergylett.9b01093
S. Li, J. Yang, J. Xin, Q. Jiang, Z. Zhou, H. Hu, B. Sun, A. Basit, and X. Li, J. ACS Applied Energy Materials, 2 (3), 1997-2003 (2019), https://doi.org/10.1021/acsaem.8b02096
K. Elphick, W. Frost, M. Samiepour, T. Kubota, K. Takanashi, H. Sukegawa, S. Mitani and A. Hirohata, J. Science technology of advanced materials, 22 (1), 235-271 (2021), https://doi.org/10.1080/14686996.2020.1812364
K. Xia, C. Hu, C. Fu, X. Zhao and T. Zhu, J. Applied Physics Letters, 118 (14), 140503 (2021), https://doi.org/10.1063/5.0043552
F. Parvin, M. Hossain, I. Ahmed, K. Akter, and A. Islam, J. Results in Physics, 23, 104068 (2021), https://doi.org/10.1016/j.rinp.2021.104068
Z. Almaghbash, O. Arbouche, A. Dahani, A. Cherifi, M. Belabbas, A. Zenati, H. Mebarki, and A. Hussain, J. International Journal of Thermophysics, 42, 1-19 (2021), https://doi.org/10.1007/s10765-020-02755-z
S. Dhanal, A. Ghaste, V. Akkimardi, S. Kori, and C. Bhosale, AIP Conference Proceedings, 2162(1), 020002 (2019), https://doi.org/10.1063/1.5130212
V.K. Solet, S. Sk, and S.K. Pandey, J. Physica Scripta, 97(10), 105711 (2022), https://doi.org/10.1088/1402-4896/ac93c1
T. Graf, C. Felser and S.S. Parkin, J. Progress in solid state chemistry, 39(1), 1-50 (2011), https://doi.org/10.1016/j.progsolidstchem.2011.02.001
G.A. Naydenov, P.J. Hasnip, V. Lazarov, and M. Probert, J. Journal of physics: Materials, 2(3), 035002 (2019), https://doi.org/10.1088/2515-7639/ab16fb
M.K. Bamgbose, J. Applied Physics A, 126(564), 1-8 (2020), https://doi.org/10.1007/s00339-020-03691-3
D. Vishali, and R. John, J. Journal of Crystal Growth, 583, 126556 (2022), https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2022.126556
W.Y.S. Lim, D. Zhang, S.S.F. Duran, X.Y. Tan, C.K.I. Tan, J. Xu, and A. Suwardi, J. Frontiers in Materials, 8, 745698 (2021), https://doi.org/10.3389/fmats.2021.745698
R. Majumder, M.M. Hossain, and D. Shen, J. Modern Physics Letters B, 33(30), 1950378 (2019), https://doi.org/10.1142/S0217984919503780
E. Rausch, B. Balke, S. Ouardi and C. Felser, J. Energy Technology, 3 (12), 1217-1224 (2015), https://doi.org/10.1002/ente.201500183
A.S. Gzyl, A.O. Oliynyk, and A. Mar, J. Crystal Growth Design, 20(10), 6469-6477 (2020), https://doi.org/10.1021/acs.cgd.0c00646
M. Sato, Y.W. Chai, and Y. Kimura, ACS Appl. Mater. Interfaces, 13(21), 25503-25512 (2021), https://doi.org/10.1021/acsami.1c03525
T. Chibueze, A. Raji, and C. Okoye, J. Phys. Chem. Solids, 139, 109328 (2020), https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2019.109328
X. Zhang, S. Li, B. Zou, P. Xu, Y. Song, B. Xu, Y. Wang, G. Tang, and S. Yang, J. of Alloys and Compounds, 901, 163686 (2022), https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2022.163686
A. Mubarak, S. Tariq, F. Hamioud, and B. Alsobhi, Journal of Physics: Condensed Matter, 31(50), 505705 (2019), https://doi.org/10.1088/1361-648X/ab3140
M.T. Qureshi, F. Ullah, R.S.A. Hameed, M. Al-Elimi, J. Humadi, A. Nassar, M. Badr, K.A. Halim, and M. Saleem, J. Ceramics International, (2023), https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.03.103
L. Huang, Q. Zhang, Y. Wang, R. He, J. Shuai, J. Zhang, C. Wang, and Z. Ren, J. Physical Chemistry Chemical Physics, 19(37), 25683-25690 (2017), https://doi.org/10.1039/C7CP04801G
N. Nenuwe, and E. Omugbe, J. Current Applied Physics, 49, 70-77 (2023), https://doi.org/10.1016/j.cap.2023.02.013
Y. Dhakshayani, G. Suganya, and G. Kalpana, Journal of Crystal Growth, 583, 126550 (2022), https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2022.126550
N. Ibrahim, R.A. Ahmed, H. Adri, and I. Reisya, J. Materials Today Communications, 32, 103908 (2022), https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.103908
H. Zhu, R. He, J. Mao, Q. Zhu, C. Li, J. Sun, W. Ren, Y. Wang, Z. Liu and Z. Tang, J. Nature communications, 9(1), 1-9 (2018), https://doi.org/10.1038/s41467-018-04958-3
M. Yazdani-Kachoei, and S. Jalali-Asadabadi, Journal of alloys compounds, 828, 154287 (2020), https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.154287
H. Zhu, J. Mao, Z. Feng, J. Sun, Q. Zhu, Z. Liu, D.J. Singh, Y. Wang, and Z. Ren, J .Science advances, 5(6), eaav5813 (2019), https://doi.org/10.1126/sciadv.aav5813
M. Al-Elaimi, East Eur. J. Phys. (2), 103-111 (2022), https://doi.org/10.26565/2312-4334-2022-2-13
P. Blaha, K. Schwarz, P. Sorantin, and S. Trickey, J. Computer physics communications, 59(2), 399-415 (1990), https://doi.org/10.1016/0010-4655(90)90187-6
P. Hohenberg, and W. Kohn, J. Physical Review, 136(3B), B864 (1964), https://doi.org/10.1103/PhysRev.136.B864
J.P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, J. Physical review letters, 77(18), 3865 (1996), https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
G.K. Madsen, and D.J. Singh, J, Computer physics communications, 175(1), 67-71 (2006), https://doi.org/10.1016/j.cpc.2006.03.007
M. Cutler, and N. F. Mott, J. Physical Review, 181(3), 1336 (1969), https://doi.org/10.1103/PhysRev.181.1336
Авторське право (c) 2023 Махмуд Аль-Елаймі
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
