Silisyum ve germanyum tabanlı nano yapıların termal özelliklerinin moleküler dinamik simülasyonları ile karakterizasyonu

Abstract

Termoelektrik malzemeler güç üretimi, enerji dönüşümü ya da katı-hal soğutma uygulamalarına muhtemel adaptasyonlarından dolayı birçok bilim insanının yoğun ilgisini çekmiştir. Bu çalışmada, termoelektrik malzeme adayı olabilecek silisyum ve germanyum elementlerinden oluşan yapıların termal taşınım özellikleri Green-Kubo yöntemi kullanılarak analiz edilmiştir. Atomlar arası etkileşimleri tanımlamak için Tersoff potansiyeli kullanılmıştır. Silisyum ve germanyum (SiGe) sistemlerinden alaşımlar ve süperörgü yapılar incelenmek üzere seçilmiştir. Makro ve nano boyutlu olarak oluşturulan sistemlerde termal taşınım özellikleri denge moleküler dinamik benzetimi ile oda sıcaklığında hesaplanmış, elde edilen sonuçlar boyutsal olarakta karşılaştırılmış. Sıcaklık değişiminin, geometrinin, periyodisitenin, kristal yönlenmenin, arayüz pürüzlülüğünün ve yüzey alanının SiGe tabanlı nano yapılardaki etkisi de ayrıca incelenmiştir. Bu tez çalışmasının sonucunda, SiGe bazlı malzemelerin örgüsel termal taşınım özellikleri hesaplanmış ve termoelektrik performansı yüksek olabilecek nano yapılar belirlenmiştir.