Модель для розрахунку термоелектричних властивостей наноструктурованих матеріалів
DOI:
https://doi.org/10.15330/pcss.26.2.426-435Ключові слова:
квантовий тунельний механізм термоелектричних явищ, модель наноструктурованого матеріалу, коефіцієнт Зеєбека, коефіцієнт потужностіАнотація
Для моделi бар’єр-яма-бар’єр наноструктурованого термоелектричного матерiлу, яка базується на потенцiалах Гаусса, ПешльТеллєра та прямокутних бар’єрах i ямi, виконано розрахунки термоелектричних характеристик. Для квантових структур бар’єряма-бар’єр на базi потенцiалiв Гаусса i Пешль-Теллєра розроблена програма для розрахунку термоелектричних характеристик в основi якої Thomas algorithm для розрахунку коефiцiєнта проходження частинок через квантову структуру та чисельного iнтегрування виразiв для питомої електропровiдностi та коефiцiєнта термое.р.с. iз вiдповiдною графiчною iлюстрацiєю одержаних результатiв. Програма розрахункiв реалiзована на платформi комп’ютерної математики Maple. Для квантової структури на базi прякутних потенцiалiв iз застосуванням методики квантового iмпедансу, одержано вираз для коефiцiєнта проходження частинок через таку структуру та застосовано його для розрахунку засобами символьної математики пакету Maple питомої провiдностi, коефіцієнта Зеебека та фактора потужностi. Враховано вплив резонансного тунелювання частинок через запропоновану трибар’єрну структуру на її термоелектричнi характеристики. Подано аналiз одержаних результатiв розрахункiв.
Посилання
L.D. Hicks, M.S. Dresselhaus, Effect of quantum-well structures on the thermoelectric figure of merit. Phys. Rev. B, 47(19), 12727 (1993); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.47.12727.
L.D. Hicks, T.S. Harman, C.M. Dresselhaus, Use of quantum-well superlattices to obtain a high figure of merit fromnonconventional thermoelectric materials: Appl. Phys. Lett. 63, 3230 (1993); https://doi.org/10.1557/PROC-358-1035.
M. Dresselhaus Ed all. D. New directions for low-dimensional thermoelectric materials. Adv. Mater., 19, 1043 (2007); https://doi.org/10.1002/adma.200600527.
R. Venkatasubramanian, E. Siivola, T. Colpitts, B. O’Quinn, Thin-film thermoelectric devices with high room-temperature figures of merit. Nature (London), 413, 597 (2001); https://doi.org/10.1038/35098012.
J. Zide ed all. Demonstration of electron filtering to increase the Seebeck coefficient in In0.53Ga0.47As/In0.53Ga0.28Al0.19As superlattices. Phys. Rev. B 74, 205335-5 (2006); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.74.205335.
B. Poudel et al. High-thermoelectric performance of nanostructured bismuth antimony telluride bulk alloys. Science 320, 634 (2008); https://doi.org/10.1126/science.1156446.
S.S. Gomez, R. Romero, Few-electron semiconductor quantum dots with Gaussian confinement. Cent. Eur. J. Phys. 7(1), 12 (2009); https://doi.org/10.2478/s11534-008-0132-z.
R. Landauer, Spatial variation of currents and fields due to localized scatterers in metallic conduction. IBM J. Res. Dev. 1, 223 (1957); https://doi.org/10.1147/rd.13.0223.
R. Landauer, Electrical resistance of disordered one dimensional lattices. Philos. Mag. 21, 863 (1970); https://doi.org/10.1080/14786437008238472.
P. Pichanusakorn, P. Bandaru, Nanostructured thermoelectrics. Mat. Scien. and Eng. R 67, 19 (2010); https://doi.org/10.1016/j.mser.2009.10.001.
Yan Sun et all. Strategies to improve the thermoelectric figure of merit in thermoelectric functional materials. Front Chem., 10, 865281 (2022); https://doi.org/10.3389/fchem.2022.865281.
P. Ahuja, Introduction to Numerical Methods in Chemical Engineering. .1 Tridiagonal matrix algorithm (TDMA). ISBN 9788120340183, PHI Learning Pvt. Ltd., Ebook Status : Available, 520 p, (2010).
O.M. Voznyak, P.P. Kostrobij, V.Ye. Polovyi, Modeling of thermoelectric characteristics of nanostructured material. Matematical modeling and computing, 11(3), 904 (2024); https://doi.org/10.23939/mmc2024.03.904.
A.N. Khondker, M.Rezwan Khan, A.F.M. Anwar, Transmission line analogy of resonance tunneling phenomena: The generalized impedance concept. J. Appl. Phys. 63, 5191 (1988); http://dx.doi.org/10.1063/1.341154.
O.M. Voznyak, O.O. Voznyak, An exactly solvable model for calculating the thermoelectric characteristics of a nanostructured material. Journal of Physical Studies, 29(3) (2025) (accepted).
V.M. Galitsky, B.M. Karnakov, V.I. Kogan, Problems in quantum mechanics. M, Nauka, 648 (1981).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 O.M. Voznyak, I.V. Horichok, L.I. Nykyruy
Ця робота ліцензованаІз Зазначенням Авторства 3.0 Міжнародна.
