Bazı alkali tabanlı tam-heusler malzemelerin termoelektrik özelliklerinin temel ilkeler ile incelenmesi

Küresel enerji kullanımının verimliliğini artırmak için olası yollar arasında, termoelektrik önemli bir seçenektir. Dahili bir sıcaklık gradyanını gerilime dönüştüren termoelektrik malzemeler, soğutmada ve atık ısıdan güç üretme uygulamalarında kullanılır. Termoelektrik malzemelerin performansı, yüksek bir Seebeck katsayısı (S), yüksek elektriksel iletkenlik (s) ve düşük termal iletkenliği (k) gerektiren termoelektrik değer (ZT) ile karakterize edilir. Tam-Heusler (X2YZ) malzemeleri düşük maliyetli elemanlardan türetilmeleri, mekanik güvenilirlik ve çalı¸sma koşullarında ısıl kararlılıklarından dolayı atık ısı termoelektrik uygulamaları için özellikle ilgi çekicidir. Tam-Heusler malzemelerin bu gibi özelliklerinden dolayı, bu çalışmada Li2NaSb, Li2NaBi, K2CsSb ve K2CsBi Tam-Heusler bileşiklerinin, Seebeck katsayıları, güç faktörleri, elektriksel iletkenlik, elektronik ve örgü termal iletkenlik gibi özellikleri hesaplanmış ve bu malzemelerin termoelektrik performansı incelenmi¸stir. Yaptığımız hesaplarda Yoğunluk fonksiyonel kuramı kapsamında düzlem dalga ve sanal-potansiyeller kullanılmış olup, değiş-tokuş ve korelasyon enerjisi için genelleştirilmiş gradyan yaklaşımı kullanılmıştır. Genelleştirilmiş gradyan yaklaşımındaki değiş-tokuş ve korelasyon fonksiyoneli için ise Perdew, Burke ve Ernzerhof'un birlikte geliştirdikleri form kullanılmıştır. Termoelektrik katsayılar ise sabit gevşeme zamanı yaklaşımı altında yarı-klasik Boltzmann taşınım denklemi çözülerek hesaplanmıştır. Çalışılan malzemeler içerisinde p-tipi K2CsSb'nin yüksek Seebeck katsayısına ve düşük örgü termal iletkenliğe sahip olduğu bulunmuş ve 600 K'den büyük sıcaklıklarda ZT değerinin 2'den büyük olduğu öngörülmüştür.