ساختار الكتروني و خواص ترموالكتريك در ساختار كپه اي و لايه نازك آلياژ نيمه هويسلر Pr-Ni-Bi بر اساس اصول اوليه و رهيافت شبه كلاسيك بولتزمان

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

در اين مقاله حالت كپه اي و لايه نازك تركيب نيمه هويسلر Pr-Ni-Bi بر اساس رهيافت ابتدا به ساكن نظريه ي تابعي چگالي، به منظور مطالعه ي ساختار الكتروني، مغناطيسي و خواص ترابردي مورد مطالعه قرار گرفته است. ساختارتعادلي بلوري براي دو فاز و محاسبه شده و نتيجه نشان مي دهد اين تركيب در فاز پايدارتر وبا اعمال فشار هيدروستاتيكي برابر با -2.94GPa گذار از فاز به امكان پذيراست. همچنين در فاز گشتاور مغناطيسي كل سامانه بزرگتر است. چگالي حالت ها و ساختار نواري فاز نشان مي دهند كه تركيب در اين فاز رفتار نيم فلزي داشته و يك گاف به بزرگي 0.351eV در كانال اسپين اقليت برروي سطح فرمي وجود دارد. ضريب سيبك و فاكتور تواني در دماهاي 200، 300 و 400 كلوين و براي پتانسيل هاي شيميايي مختلف محاسبه شده است. نتايج نشان مي دهند اين ساختار عملكرد ترموالكتريك متوسطي از خود نشان مي دهد ولي اين خواص در حالت لايه ي نازك بهبود قابل ملاحظه اي مي يابند.

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.