Published July 13, 2023
| Version v1
Publication
Open
First‐principles study of optical and thermoelectric properties of Zn<sub>3</sub>As<sub>2</sub> and ZnSb
Creators
- 1. Mizoram University
- 2. University of Sydney
- 3. Université Mustapha Stambouli de Mascara
Description
Abstract Thermoelectric materials have an important role in electronic chips due to their capability of heat and electricity interconversion. Here we investigated thermoelectric properties of Zn 3 As 2 and ZnSb by using density functional theory combined with the Boltzmann transport equation. We evaluated the well‐known thermoelectric figure of merit (ZT) of both materials and found a maximum ZT of 0.09 and 0.27 for Zn 3 As 2 and ZnSb at 200°C and 1000°C, respectively. While investigating the electronic properties, we found that Zn 3 As 2 has a direct band‐gap at the Γ‐point of 1.01 eV, while ZnSb has an indirect bandgap of 0.65 eV. Both materials exhibited high optical absorption and reflectivity in the visible and UV regions, which suggest that these materials are beneficial in photovoltaic cells, along with thermoelectric applications.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تلعب المواد الحرارية الكهربائية التجريدية دورًا مهمًا في الرقائق الإلكترونية نظرًا لقدرتها على التحويل البيني للحرارة والكهرباء. هنا قمنا بالتحقيق في الخصائص الكهروحرارية لـ Zn 3 As 2 و ZnSb باستخدام نظرية الكثافة الوظيفية جنبًا إلى جنب مع معادلة نقل بولتزمان. قمنا بتقييم الشكل الكهربائي الحراري المعروف جيدًا للجدارة (ZT) لكلا المادتين ووجدنا ZT بحد أقصى 0.09 و 0.27 لـ Zn 3 As 2 و ZnSb عند 200 درجة مئوية و 1000 درجة مئوية، على التوالي. أثناء التحقيق في الخصائص الإلكترونية، وجدنا أن Zn 3 As 2 لديه فجوة نطاق مباشر عند نقطة 1.01 eV، في حين أن ZnSb لديه فجوة نطاق غير مباشرة تبلغ 0.65 eV. أظهرت كلتا المادتين امتصاصًا بصريًا وانعكاسية عالية في المناطق المرئية والأشعة فوق البنفسجية، مما يشير إلى أن هذه المواد مفيدة في الخلايا الكهروضوئية، إلى جانب التطبيقات الكهروضوئية الحرارية.Translated Description (French)
Résumé Les matériaux thermoélectriques jouent un rôle important dans les puces électroniques en raison de leur capacité d'interconversion thermique et électrique. Ici, nous avons étudié les propriétés thermoélectriques de Zn 3 As 2 et ZnSb en utilisant la théorie fonctionnelle de la densité combinée à l'équation de transport de Boltzmann. Nous avons évalué le facteur de mérite thermoélectrique (ZT) bien connu des deux matériaux et avons trouvé un ZT maximum de 0,09 et 0,27 pour Zn 3 As 2 et ZnSb à 200°C et 1000°C, respectivement. Lors de l'étude des propriétés électroniques, nous avons constaté que Zn 3 As 2 a une bande interdite directe au point Γde 1,01 eV, tandis que ZnSb a une bande interdite indirecte de 0,65 eV. Les deux matériaux présentaient une absorption optique et une réflectivité élevées dans les régions visibles et UV, ce qui suggère que ces matériaux sont bénéfiques dans les cellules photovoltaïques, ainsi que dans les applications thermoélectriques.Translated Description (Spanish)
Resumen Los materiales termoeléctricos tienen un papel importante en los chips electrónicos debido a su capacidad de interconversión de calor y electricidad. Aquí investigamos las propiedades termoeléctricas de Zn 3 As 2 y ZnSb utilizando la teoría funcional de densidad combinada con la ecuación de transporte de Boltzmann. Evaluamos la conocida figura termoeléctrica de mérito (ZT) de ambos materiales y encontramos una ZT máxima de 0.09 y 0.27 para Zn 3 As 2 y ZnSb a 200 ° C y 1000 ° C, respectivamente. Al investigar las propiedades electrónicas, encontramos que Zn 3 As 2 tiene una brecha de banda directa en el punto Γde 1.01 eV, mientras que ZnSb tiene una brecha de banda indirecta de 0.65 eV. Ambos materiales mostraron una alta absorción óptica y reflectividad en las regiones visible y UV, lo que sugiere que estos materiales son beneficiosos en las células fotovoltaicas, junto con las aplicaciones termoeléctricas.Files
nano.202300074.pdf
Files
(15.9 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:162a7ba7c846d3a934bdc4f5b6d7f177
|
15.9 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- دراسة المبادئ الأولى للخصائص البصرية والكهربائية الحرارية لـ Zn<sub>3</sub>As<sub>2</sub> و ZnSb
- Translated title (French)
- Étude des premiers principes des propriétés optiques et thermoélectriques du Zn<sub>3</sub>As<sub>2</sub> et du ZnSb
- Translated title (Spanish)
- Estudio de primeros principios de las propiedades ópticas y termoeléctricas de Zn<sub>3</sub>As<sub>2</sub> y ZnSb
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4384154667
- DOI
- 10.1002/nano.202300074
References
- https://openalex.org/W113932285
- https://openalex.org/W1583361545
- https://openalex.org/W1669009280
- https://openalex.org/W1971018876
- https://openalex.org/W1978657716
- https://openalex.org/W1979417671
- https://openalex.org/W2007245715
- https://openalex.org/W2017805851
- https://openalex.org/W2022804089
- https://openalex.org/W2024450502
- https://openalex.org/W2043284050
- https://openalex.org/W2047877383
- https://openalex.org/W2048072678
- https://openalex.org/W2048788325
- https://openalex.org/W2049948622
- https://openalex.org/W2065223769
- https://openalex.org/W2070059498
- https://openalex.org/W2070623500
- https://openalex.org/W2071317896
- https://openalex.org/W2072680899
- https://openalex.org/W2075291080
- https://openalex.org/W2081870935
- https://openalex.org/W2141774548
- https://openalex.org/W2414299372
- https://openalex.org/W2549048629
- https://openalex.org/W2594487974
- https://openalex.org/W2598159493
- https://openalex.org/W2674198577
- https://openalex.org/W2897733641
- https://openalex.org/W2966401202
- https://openalex.org/W2972933049
- https://openalex.org/W2999534304
- https://openalex.org/W4206440072
- https://openalex.org/W4220939676
- https://openalex.org/W4308745560