Understanding phonon transport properties on Janus XSSe (X = Hf, Pb, Pt) monolayers via density functional theory

Autor(es)

Rivera, Victor Jose Ramirez ; Gonzalo, Fredy Mamani ; Piotrowski, Mauricio Jeomar ; Laura, Gohnny Acero ; Arenas, Jorge Sabino Ayala ; Flores, Efracio Mamani

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: MATERIALS TODAY COMMUNICATIONS; v. 41, p. 9-pg., 2024-12-01.

Resumo

Janus monolayers have emerged as promising candidates for thermoelectric applications due to their unique structural and electronic properties. This study investigates the phonon thermal transport of Janus XSSe (X = Hf, Pb, Pt) monolayers using density functional theory (DFT) and Boltzmann Transport Theory (BTT). Our calculations reveal exceptionally low lattice thermal conductivities of 0.80, 1.43, and 11.0 W/mK for HfSSe, PbSSe, and PtSSe, respectively, at 300 K. The transverse acoustic (TA) phonon mode dominates the thermal transport, contributing 42.49%, 46.37%, and 46.82% to the total lattice thermal conductivity in these materials. Significant anharmonicity, characterized by low phonon lifetimes and reduced group velocities, further suppresses the lattice thermal conductivity. Additionally, we report indirect bandgaps of 1.49 eV, 0.64 eV, and 2.25 eV for HfSSe, PbSSe, and PtSSe, respectively. These findings highlight the potential of Janus XSSe monolayers for thermoelectric applications and provide insights into their phonon transport mechanisms. (AU)

• Processo FAPESP: 20/01144-0 - Propriedades eletrônicas, estruturais dos compostos ABO4 (A = Ba, Ca, Cd, Sr e Pb e M = Mo e W) e modelagem das transformações morfológicas de suas nanopartículas
• Beneficiário: José Artigas dos Santos Laranjeira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Processo FAPESP: 19/08928-9 - Modelagem e Simulações da Funcionalização de Nanotubos Porosos Inorgânicos
• Beneficiário: Julio Ricardo Sambrano
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 22/03959-6 - Estruturas bidimensionais para armazenamento de energia e sensores de gases: a teoria direcionada a experimentalistas e para a divulgação científica
• Beneficiário: Julio Ricardo Sambrano
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais
• Beneficiário: Elson Longo da Silva
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão - CEPIDs