Efecto de la tensión biaxial sobre las propiedades termoeléctricas del sulfuro de estaño

C. I. ZANDALAZINI; M. I. OLIVA

San Carlos de Bariloche

Congreso; 107º Reunión de la Asociación de Física Argentina; 2022

Asociación Física Argentina

Entre los diferentes factores que influyen en la eficiencia energética de gran parte de los dispositivos tecnológicos se encuentran las pérdidas por calor residual. Los materiales termoeléctricos (TE) ofrecen la posibilidad de recuperar parte de esta energía térmica perdida a partir de su conversión en energía eléctrica, sin un costo ambiental agregado, ya que durante su operación, no hay producción de gases y tampoco poseen partes móviles. El interés actual es el de mejorar la eficiencia de conversión en dispositivos TE basados en elementos no contaminantes, ampliando además su rango de temperatura de trabajo. Es en este contexto que los semiconductores de calcogenuros se presentan como materiales promisorios para el desarrollo de los dispositivos TE de nueva generación. En este trabajo presentaremos resultados teóricos sobre las propiedades termoeléctricas del sulfuro de estaño (SnS) sometido a diferentes tensiones biaxiales. Para lo cual, a partir de la estructura ortorrómbica del SnS (Pnma(62), a$>$c$>$b), se consideraron sistemas con tensiones sobre los ejes b y c, tal que éstas produzcan una deformación del 1%, 2%, y del 3% respecto a sus ejes sin deformación. A partir del cálculo de la estructura electrónica, se determinó el coeficiente Seebeck ($S$), la conductividad eléctrica ($sigma$), y el coeficiente Hall ($R_{H}$), para diferentes rangos de temperaturas y concentraciones de portadores de carga, en cada uno de los sistemas considerados. Además, se analizó el efecto de la deformación de red sobre el denominado lq power factorq ($S^{2}sigma$) para las diferentes direcciones cristalográficas del sistema. Nuestros resultados muestran el importante rol de la distorsión biaxial sobre las propiedades termoeléctricas del SnS, consiguiendo notables mejoras tanto en eficiencia de conversión como en rango de temperatura de operación, para distorsiones menores al 3% respecto al bulk. Los cálculos de las estructuras electrónicas se realizaron en el marco la teoría de la funcional densidad, y para las propiedades termoeléctricas se empleó la teoría de transporte de Boltzman.