Zásadní studie optických, termoelektrických a elektronických vlastností komplexníxh materiálů

Abstract

Pokrok v optické telekomunikaci a v optických výpočetních zařízeních zvýšil poptávku po materiálech s vyššími optickými koeficienty. Za tímto účelem bylo navrženo několik materiálů s vhodnými optickými vlastnostmi. Na základě nedávných studií byla pro vývoj těchto materiálů navržena skupina kvaternárních chalkogenidů. Široká variabilita ve složení i ve struktuře umožňuje ladit optické vlastnosti těchto chalkogenních sloučenin. Skupina kvaternárních chalkogenidů byla sledována pro jejich rozsáhlé možnosti v technologických aplikacích, jako například ve fotovoltaice, optoelektronických aplikacích, termoelektrických aplikacích, v lékařství atd. Velké pozornosti se těmto materiálům dostalo během několika posledních let, zejména kvůli jejich vylepšeným termoelektrickým a optoelektronickým vlastnostem. Většina výzkumu se týkala syntetizování sloučenin a studia jejich termoelektrických vlastností. Teoretické studie jsou pro vývoj nových materiálů a zařízení pro různé průmyslové aplikace považovány za zásadní. Metody vycházející z prvních principů umožňují vyjít z databáze krystalových struktur a pomocí počítačových programů předpovědět vlastnosti a porozumět jim i v případě, že experimentální data nejsou k dispozici. Z toho důvodu jsme se zaměřili na studium kvaternárních chalkogenidů obsahujících síru (S), selen (Se), telur (Te) pomocí metod vycházejících z prvních principů. Teoretické výpočty mohou být nejlepším způsobem jak získat vhled do molekulárních vlastností. Hlavním cílem předkládané práce je studium elektronové struktury a optických a termoelektrických vlastností třídy kvaternárních chalkogenních sloučenin. V této práci jsou prezentovány rozsáhlé výpočty elektronové struktury a optických vlastností uskutečněné v rámci teorie funkcionálu hustoty (DFT), která byla již mnohokrát úspěšně použita pro pevné látky. Pro výpočty elektronových struktur, teplotních vlastností a lineárních optických vlastností různých kvaternárních chalkogenních sloučenin jsme využili linearizovanou metodu přidružených vln pro úplný potenciál (full-potential linear augmented plane wave, FP-LAPW) implementovanou programem WIEN2k. Získané výsledky ohledně struktury a elektronové struktury pak byly použity pro studium termoelektrických vlastností (elektrické a teplotní vodivosti, Seebeckova koeficientu, koecifientu termoelektrické účinnosti, výkonnostního faktoru) pomocí Boltzmanovy transportní rovnice v aproximaci konstantní relaxační doby.