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dc.creatorLorenset, Guilherme Aluizio Steffens
dc.date.accessioned2024-02-08T14:07:34Z
dc.date.available2024-02-08T14:07:34Z
dc.date.issued2018-11-28
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/31429
dc.description.abstractIn this work we study the thermal conductivity coefficient κ of bidimensional nanostructured systems of cadmium telluride (CdTe) and lead telluride (PbTe). At room temperature and bulk phase, these compounds present values of κ coefficient lower than the silicon bulk. Low values of lattice thermal conductivity are a requirement to present a high thermoelectric efficiency, that is quantified by the figure of merit, which is inversely proportional to the system thermal conductivity. In contrast, materials with high values of thermal conductivity are targeted in the electronics industry, mainly like heat sinks. When compared to bulk, the nanostructures generally present a lower thermal conductivity value and thereby they have a potential to reach higher thermoelectric efficiency. Hence, the knowledge of this coefficient, as well as its behavior, is of extreme importance for the correct applicability of the material. In thiw work, two different computational simulations approaches are used to computed the thermal conductivity. Initially, molecular dynamics simulations using the LAMMPS code and the Green-Kubo method are used. This method is widely used in the literature by correctly describing the κ value of bulk and nanostructured systems. The interaction potentials to simulate these systems are found in the literature. At 300 K we found a value of 2, 81 W/mK to the PbTe bulk, in agreement with the literature. The nanostructured systems of PbTe studied are composed of bidimensional nanosheets with thickness ranging from one layer to three layers of atoms. For one atom thickness of PbTe nanosheet, we found a lattice thermal conductivity about 50% lower than the bulk PbTe, but with the increase of the number of layers in the system, the thermal conductivity coefficient follow the bulk result. The CdTe bulk present far values from the experimental and theoretical studies, found by other methodologies This can be related with the absence of correct parametrization to this property and partial charges in the interatomic potential used. Due these results, first principles simulations with DFT are performed to study the systems. At room temperature, is calculated to the PbTe crystal a value of 2, 06 W/mK, while to the monolayer and bilayer are found values of 0, 44 and 0, 53 W/mK respectively. To CdTe systems we got values around 3, 37 and 0, 15 W/mK, to the bulk and nanosheet respectively. Thereby, we have that the bidimensional nanostructures studied have significant reduction in their thermal conductivity, suggesting potential thermoelectric applications.eng
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpor
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectCondutividade térmicapor
dc.subjectDinâmica molecularpor
dc.subjectDFTpor
dc.subjectNanoestruturaspor
dc.subjectThermal conductivityeng
dc.subjectMolecular dynamicseng
dc.subjectNanostructureseng
dc.titleCondutividade térmica de compostos XTe (X=Cd,Pb) nanoestruturados a partir de simulações computacionaispor
dc.title.alternativeThermal conductivity of XTe (X=Cd,Pb) compounds nanostructured from computational simulationseng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoEste trabalho estuda o coeficiente de condutividade térmica κ de sistemas nanoestruturados bidimensionais de telureto de cádmio (CdTe) e telureto de chumbo (PbTe). Estes sistemas em fase cristalina e temperatura ambiente, apresentam valores do coeficiente κ muito abaixo do cristal de silício. Baixos valores de κ são requisitos para apresentar uma alta eficiência termoelétrica, quantificada pela figura de mérito, que é inversamente proporcional à condutividade térmica do sistema. Em contrapartida, materiais com altos valores de condutividade térmica são visados principalmente na indústria eletrônica. Em comparação ao bulk, sistemas nanoestruturados geralmente apresentam um valor mais baixo de κ e, desse modo, apresentam potencial para alcançar maior eficiência termoelétrica. Dessa forma, o conhecimento deste coeficiente, assim como seu comportamento, são de extrema importância para uma correta aplicabilidade do material. Aqui é realizado o cálculo da condutividade térmica a partir de simulações computacionais, utilizando-se duas abordagens distintas. Muito utilizado na literatura por descrever corretamente o valor de κ de sistemas bulk e alguns sistemas nanoestruturados, o método de Green-Kubo, implementando no código LAMMPS foi utilizado em primeiro momento. As simulações de dinâmica molecular foram realizadas com potenciais de interação obtidos da literatura. Estas simulações forneceram um valor de 2, 81 W/mK para o cristal de PbTe à temperatura de 300 K, valor este em concordância com a literatura. Nanofolhas com espessura variando de uma a três camadas de átomos foram estudadas, com a monocamada apresentando valor em torno de 50% menor que do bulk de PbTe, enquanto que para os demais sistemas, os valores se assemelham ao do bulk de PbTe. Os valores encontrados para bulk de CdTe se distanciam dos valores experimentais e teóricos encontrados por outras metodologias. Este efeito pode estar relacionado ao potencial de interação utilizado não possuir uma parametrização adequada à essa propriedade e nem cargas parciais nos elementos do sistema. Devido a estes resultados, simulações de primeiros princípios fazendo uso da DFT são realizadas para o estudo dos sistemas. À temperatura ambiente, é calculado o valor de 2, 06 W/mK para o cristal de PbTe, enquanto que, para a monocamada e bicamada são encontrados os valores de 0, 44 e 0, 53 W/mK, respectivamente. Os sistemas de CdTe obtiveram resultados em torno de 3, 37 para o cristal e 0, 15 W/mK para a nanofolha. Com isso, temos que as nanoestruturas bidimensionais estudadas apresentam reduções significativas em sua condutividade térmica, sugerindo potencial aplicação termoelétrica.por
dc.contributor.advisor1Silva, Leandro Barros da
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2500664315353832por
dc.contributor.referee1Calegari, Eleonir João
dc.contributor.referee2Anversa, Jonas
dc.contributor.referee3Rossato, Jussane
dc.contributor.referee4Dorneles, Lucio Strazzabosco
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3790732254165866por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentFísicapor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Físicapor
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICApor
dc.publisher.unidadeCentro de Ciências Naturais e Exataspor


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