Boron ve azot katılı grafen tabakalarının termoelektrik özellikleri


Creative Commons License

Özdoğan K., Berber S., Katma C.

6. GTÜ Lisansüstü Araştırmalar Sempozyumu, Kocaeli, Türkiye, 1 - 02 Haziran 2022, ss.15

  • Yayın Türü: Bildiri / Özet Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Kocaeli
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.15
  • Yıldız Teknik Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Grafite kademeli olarak B ve N katkılayarak BxC16-x-yNy bileşikleri elde edip bunların yapısal ve elektronik

özelliklerin yoğunluk fonksiyoneli teorisi ile inceledik. B ve N atomu sayılarının eşit olduğu BxC16-2xNx

stokiyometrisindeki bileşikler yarı iletken karakter gösterirken diğerleri elektron fazlalığından veya azlığından

dolayı metalik özellik gösterir. Dünya çapında sürekli artan enerji tüketimi ve çevre kirliliği krizi, yüksek verimli,

yeşil enerji teknolojilerin geliştirilmesini mecbur kılmaktadır. Bu yeşil çözümlerden biri de termoelektrik

malzemelerdir. Termoelektrik malzemeler, ısı ve elektrik arasında çevre dostu bir dönüşüm sağlar. Burada ele

aldığımız sistemler gibi katmanlı yarı iletken malzemelerin iyi termoelektrik özellik sergilediği bilinmektedir.

Elde ettiğimiz bileşiklerden yarı iletken özellik gösteren BxC16-2xNx bileşikleri katmanlı yapıları sayesinde yüksek

durum yoğunlukları gösterdiklerinden bu bileşiklerin elektronik özelliklerine ek olarak termoelektrik özelliklerini

yarı-klasik Boltzmann taşıma teorisi kullanarak inceledik. Grafen katmanları bor ve azot ile sistematik olarak

değişen x değerlerinde katkılanarak elektronik bant yapıları, elektriksel iletkenlikleri(σ), Seebeck katsayıları(S)

ve liyakat figürleri(ZT) hesaplandı. C16, B1C14N1, B2C12B2, B3C10N3 için 300 K’de sırası ile elektriksel iletkenlik en

fazla 9-5-4-3,5 x 1018 (ohm-1m-1s-1), Seebeck katsayıları en fazla 155-400-1040-1300 (μVK-1) bulunmuştur. Katkı

ile elektriksel iletkenlik azalırken, Seebeck katsayısı artmıştır. Grafitin B ve N ile eşit oranlı katkılaması iletim ve

termoelektrik özellikleri modifiye etmek için etkili bir araçtır.

Anahtar Kelimeler: Grafen, Termoelektrik, Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi, Boltzman Taşıma Teorisi.