Дослідження нового напівпровідникового термоелектричного матеріалу n-Zr1-xNbxNiSn. II. Моделювання властивостей
DOI:
https://doi.org/10.63527/1607-8829-2026-2-47-57Ключові слова:
термоелектричний матеріал, напівпровідник, електронна структура, електроопір, коефіцієнт термо-ерсАнотація
Проведено моделювання електронної структури, термодинамічних, структурних, енергетичних та електрокінетичних властивостей напівпровідникового термоелектричного матеріалу Zr1-xNbxNiSn в рамках теорії функціоналу густини. Визначено природу генерованих енергетичних станів та механізмів електропровідності. Показано, що при уведенні до структури сполуки ZrNiSn атомів Nb одночасно у різних співвідношеннях відбувається як заміщення атомів Zr на атоми Nb та утворення твердого розчину заміщення, так і зайняття атомами Nb тетраедричних пустот структури з утворенням твердого розчину включення. Такі структурні зміни генерують в Zr1-xNbxNiSn два сорти дефектів донорної природи та відповідні енергетичні стани, що відповідає умові отримання максимальної ефективності перетворення теплової енергії в електричну. Моделювання термоелектричних властивостей показало, що напівпровідниковий твердий розчин заміщення Zr1-xNbxNiSn є перспективним термоелектричним матеріалом.
Посилання
1. Romaka V.A., Stadnyk Yu.V., Romaka L.P., Horyn A.M., Zelinskiy А.V., Pashkevych V.Z. (2026). Research on a new semiconductor thermoelectric material n-Zr1-xNbxNiSn. I. Experimental results. Journal of Thermoelectricity, №1, 5–16. 10.63527/1607-8829-2026-1-5-16.
2. Anatychuk L.I. (1998). Thermoelectricity. Physics of thermoelectricity, Institute of Thermoelectricity, Kyiv, Chernivtsi, Vol. 1, 376 p. ISBN 966-738-00-1.
3. Romaka V.A., Stadnyk Yu.V., Romaka L.P., Horyn A.M., Romaka V.V., Haraniuk P.I. (2025). Research of Thermoelectric Material Ti1-xNbxNiSn. Journal of Thermoelectricity, №1, 5–15. DOI: 10.63527/1607-8829-2025-1-5-15.
4. Romaka L., Stadnyk Yu., Romaka V.A., Horyn A., Romaka V.V., Demchenko P., Haranyuk P. (2025). Research on a new thermoelectric material obtained by doping of n-HfNiSn with Nb atoms. Physics and Chemistry of Solid State, 26 (4), 787–793. DOI: 10.15330/pcss.26.4.787-793.
5. Schruter M., Ebert H., Akai H., Entel P., Hoffmann E., Reddy G.G. (1995). First-principles investigations of atomic disorder effects on magnetic and structural instabilities in transition-metal alloys, Phys. Rev. B 52, 188–196. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.52.188.
6. Moruzzi V.L, Janak J.F, Williams A.R. (1978). Calculated Electronic Properties of Metals. Elsevier Science & Technology Books, 188 p. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-022705-4.50002-8.
7. Kresse G., Joubert D. (1999). From ultrasoft pseudopotentials to the projector augmented-wave method. Phys. Rev. B 59, 1758–1775. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.59.1758.
8. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. (1996). Generalized gradient approximation made simple. Phys. Rev. Lett. 77 (18), 3865–3868. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865.
9. Monkhorst H.J., Pack J.K. (1976). Special points for Brillouinzone integrations. Phys. Rev. B 13, 5188–5192. DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.13.5188.
10. Okhotnikov K., Charpentier T., Cadars S. (2016). Supercell program: a combinatorial structure-generation approach for the local-level modeling of atomic substitutions and partial occupancies in crystals. J. Cheminform. 8 (17), 1–13. DOI: 10.1186/s13321-016-0129-3.
11. Vinet P., Rose J.H., Jr Ferrante J.S. (1989). Universal features of the equation of state of solids. J. Phys.: Codens. Matter. 1, 1941–1963. DOI: http://dx.doi.org/10.1088/0953-8984/1/11/002.
12. Shklovskii B.I. and Efros A.L. (1984). Electronic properties of doped semiconductors. Berlin, Heidelberg, NY, Tokyo, Springer-Verlag, 388 p. DOI: 10.1007/978-3-662-02403-4.
13. Romaka V.A., Fruchart D., Stadnyk Yu.V., Tobola J., Gorelenko Yu.K., Shelyapina M.G., Romaka L.P., Chekurin V.F. (2006). Conditions for attaining the maximum values of thermoelectric power in intermetallic semiconductors of the MgAgAs structural type. Semiconductors, 40 (11), 1275–1281. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063782606110054.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 В.А. Ромака, В.В. Ромака, Ю.В. Стадник, Л.П. Ромака, А.М. Горинь, В.З. Пашкевич, П.І. Гаранюк
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
