Computational prediction of high thermoelectric performance in As₂Se₃ by engineering out-of-equilibrium defects

Autor(es)

Chaves, Anderson Silva ; Silva, Murilo Aguiar ; Antonelli, Alex

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Physical Chemistry Chemical Physics; v. 26, n. 5, p. 7-pg., 2024-01-09.

Resumo

We employed first-principles calculations to investigate the thermoelectric transport properties of the compound As2Se3. Early experiments and calculations have indicated that these properties are controlled by a kind of native defect called antisites. Our calculations using the linearized Boltzmann transport equation within the relaxation time approximation show good agreement with the experiments for defect concentrations of the order of 10(19) cm(-3). Based on our total energy calculations, we estimated the equilibrium concentration of antisite defects to be about 10(14) cm(-3). These results suggest that the large concentration of defects in the experiments is due to kinetic and/or off-stoichiometry effects and in principle it could be lowered, yielding relaxation times similar to those found in other chalcogenide compounds. In this case, for relaxation time higher than 10 fs, we obtained high thermoelectric figures of merit of 3 for the p-type material and 2 for the n-type one. (AU)

• Processo FAPESP: 17/26105-4 - EMU concedido no processo 2016/23891-6 cluster computacional de alto desempenho
• Beneficiário: Alex Antonelli
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 15/26434-2 - Estudo das Proriedades eletrônicas, estruturais e de transporte de materiais para aplicações termoelétricas através de cálculos ab initio
• Beneficiário: Anderson Silva Chaves
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 16/23891-6 - Modelagem computacional da matéria condensada
• Beneficiário: Alex Antonelli
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 19/26088-8 - Estudo da dopagem dos compostos calcogênios As2Se3 e As2S3 através de cálculos de primeiros princípios
• Beneficiário: Anderson Silva Chaves
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 10/16970-0 - Modelagem computacional da matéria condensada: uma abordagem em múltiplas escalas
• Beneficiário: Alex Antonelli
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 13/08293-7 - CECC - Centro de Engenharia e Ciências Computacionais
• Beneficiário: Munir Salomao Skaf
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs