@PhDThesis{Costa:2015:EfTeLi,
author = "Costa, V{\^a}nia Aparecida da",
title = "Efeitos termoel{\'e}tricos em ligas e nanoestruturas de
semicondutores IV-VI",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2015",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2015-02-26",
keywords = "materiais termoel{\'e}tricos, teluretos de chumbo, semicondutores
(materiais), coeficientes de transporte, coeficiente Seebeck,
thermoeletric materials, lead tellurides, semiconductor
(materials), transport coefficients, Seebeck coefficient.",
abstract = "Este trabalho apresenta um estudo te{\'o}rico das propriedades
termoel{\'e}tricas de ligase nanoestruturas de semicondures
IV-VI. Estes materiais t{\^e}m sido muito estudados por
possu{\'{\i}}rem altos valores de figura de m{\'e}rito e por
suas nanoestruturas (superredes, fios e po{\c{c}}os
qu{\^a}nticos) apresentarem possibilidades na melhora da resposta
termoel{\'e}trica. Dentre os modelos te{\'o}ricos desenvolvidos
at{\'e} o momento, pode-se observar que ainda n{\~a}o foi
poss{\'{\i}}vel modelar quantitativamente os coeficientes
mensurados e nem determinar o principal mecanismo respons{\'a}vel
pela resposta termoel{\'e}trica. Para contribuir nessa {\'a}rea,
foram estudados os coeficientes de transporte de ligas
\emph{Pb\$_{1-x}\$Sn\$_{x}\$Te}, fios qu{\^a}nticos e
super-redes de \emph{PbTe}. Partindo do modelo \emph{k . p},
conhecido como modelo de Dimmock, foi calculada a estrutura de
bandas incluindo efeitos de n{\~a}o parabolicidade, anisotropia e
m{\'u}ltiplos vales. Os coeficientes de transporte do
\emph{bulk} e super-rede foram calculados dentro do formalismo
semicl{\'a}ssico que utiliza a solu{\c{c}}{\~a}o da
equa{\c{c}}{\~a}o de Boltzmann na aproxima{\c{c}}{\~a}o do
tempo de relaxa{\c{c}}{\~a}o. No caso do fio qu{\^a}ntico, foi
utilizado o formalismo de Landauer, onde os coeficientes de
transporte s{\~a}o dados em termos da probabilidade de
transmiss{\~a}o de el{\'e}trons em movimento bal{\'{\i}}stico
entre contatos representados por reservat{\'o}rios em
equil{\'{\i}}brio. Com base na an{\'a}lise das
varia{\c{c}}{\~o}es de temperatura, concentra{\c{c}}{\~a}o de
portadores, percentual de estanho do \emph{bulk}, geometria e
par{\^a}metros das nanoestrururas, foram discutidos os mecanismos
para o aumento da efici{\^e}ncia termoel{\'e}trica destes
materiais. Os resultados indicam que o modelo utilizado para o
\emph{bulk} possui um bom acordo com a experi{\^e}ncia e que o
aumento de estanho em ligas \emph{Pb\$_{1-x}\$Sn\$_{x}\$Te}
melhoraos valores de figura de m{\'e}rito. Um fator de ganho foi
introduzido para avaliar a resposta termoel{\'e}trica devido
{\`a} altera{\c{c}}{\~a}o na dimensionalidade e empacotamento
de nanoestruturas no interior de um \emph{bulk} 3D finito.
Altera{\c{c}}{\~o}es na efici{\^e}ncia termoel{\'e}trica de
super-redes IV-VI podem ser obtidas explorando a sua anisotropia o
que implica em novas possilibidades de aplica{\c{c}}{\~a}o em
dispositivos termoel{\'e}tricos. ABSTRACT: This work presents a
theoretical study of thermoelectric properties of IV-VI
semiconductor alloys and nanostructures. These materials have a
been widely studied because they have high figure of merit and
their nanostructures (superlattices, quantum wires and quantum
wells) are able to improving the thermoelectric response. The
theoretical models, developed until now, either have not been able
to model quantitatively the measured coefficients and neither to
determine the main mechanism responsible for thermoelectric
performance. To contribute in this area, the transport
coefficients of \emph{Pb\$_{1-x}\$Sn\$_{x}\$Te} alloys,
quantum wires and \emph{PbT} e superlattices were studied. From
\emph{k . p} model, known as Dimmock model, it was calculated the
band structure including non parabolicity, anisotropy and multiple
valleys effects. The bulk transport coefficients and superlattice
were calculated within the semiclassical formalism which uses the
Boltzmann equation solution in the relaxation time approximation.
In the quantum wire case, it was used the Landauer formalism,
where the transport coefficients are given in terms of the
transmission probability of electrons in the ballistic regime,
between contacts represented by reservoirs in equilibrium. Based
on the analysis of temperature variations, carrier concentration,
percentage of tin percentage in bulk, geometry and parameters of
nanostructures, were discussed the mechanism to increase the
thermoelectric efficiency of these materials. The results indicate
that the model used for the bulk has a good agreement with the
experiment and the increase of tin in
\emph{Pb\$_{1-x}\$Sn\$_{x}\$Te} alloys increase the figures
of merit values. A gain factor has been introduced to study the
thermoelectric performance due to changes in dimensionality and
nanostructures packaging within a finite-3D bulk. Changes in the
thermoelectric efficiency of IV -VI superlattices can be obtained
exploiting its anisotropy, this implies new possilibidades of
application in thermoelectric devices.",
committee = "Silva, Erasmo Assump{\c{c}}{\~a}o de Andrada e
(presidente/orientador) and Granato, Enzo and Rappl, Paulo
Henrique de Oliveira and Dacal, Luis Carlos Ogando and Sipahi,
Guilherme Matos",
copyholder = "SID/SCD",
englishtitle = "Thermoelectric effects in IV-VI semiconductors alloys and
nanostructures",
language = "pt",
pages = "124",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3HRTM45",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3HRTM45",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "04 maio 2024"
}