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Title: Explorando propriedades de transporte elétrico e térmico, de Nanofitas de Graphyne
Authors: Lage, Lucas Lopes
metadata.dc.contributor.advisor: Latgé, Andrea Brito
metadata.dc.contributor.members: Latgé, Andrea Brito
Souza, Reinaldo Faria de Melo e
Rodrigues, Debora Carvalho de Melo
Issue Date: 2020
Publisher: Universidade Federal Fluminense
Citation: Lage, Lucas Lopes. Explorando propriedades de transporte elétrico e térmico, de Nanofitas de Graphyne. 2020. 89f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física) - Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense, 2020.
Abstract: Neste trabalho estudamos propriedades de transporte térmico e elétrico em estruturas alótropas do grafeno, denominadas redes graphyne, no intuito de propôr aplicações tecnológicas como materiais termoelétricos (TE). Em particular calculamos estrutura de bandas, densidade de estados, condutância elétrica e coeficientes térmicos das nanofitas de graphyne, dispostas nas direções armchair e zigzag. Trabalhos anteriores mostraram que as redes graphyne apresentam grande potencial para dispositivos TE. Por conta das simetrias envolvidas no problema, as estruturas de bandas são calculadas por meio dos autovalores de um Hamiltoniano na base das funções de Bloch obtido através da aproximação tight-binding para primeiros vizinhos. O formalismo das funções de Green é empregado para calcular a densidade de estados eletrônicos. O Modelo de Landauer foi usado nos cálculos de condutância elétrica. Para estudar as respostas térmicas calculamos coeficientes Seebeck, condução térmica e fatores de potência também usando o modelo de Landauer e fazendo uso de uma família de funções denominadas momentos de transmitância. Apesar de não calcular a condutância térmica devido aos fônons, foi possível obter uma imagem qualitativa do rendimento térmico destes materiais. Ênfase foi dada aos sistemas graphyne das famílias 𝛼, do tipo grafeno, e 𝛾 por serem quimicamente mais estáveis. Todas as análises desenvolvidas neste trabalho foram feitas numericamente e evidenciaram uma superioridade tanto térmica quanto elétrica das redes graphyne em comparação com o grafeno, revelando assim um futuro promissor nas aplicações tecnológicas destas redes.
metadata.dc.description.abstractother: Here we study electronic and transport properties of allotropic structures of graphene, called graphyne networks, with the proposal of investigating the potential technological applications as thermoelectric materials (TE), of such carbon-based lattices. In particular, we calculate electronic band structure, density of states, electronic conductance, and thermal coefficients of graphyne nanoribbons, within armchair and zigzag directions. Previous work have shown that graphyne lattices are potential candidates for TE devices. Due to the lattice symmetries the band structures were calculated by solving the eigenvalue problem of a first-neighbor tight-binding hamiltonian using the Bloch functions. The Green function formalism was adopted to obtain the electronic density of states. To calculate the electronic conductance we follow the Landauer model.together with the Green functions. To study the thermal responses we calculate Seebeck coefficients, thermal conductivities and power factors also within the Landauer model and using a family function named transmission momenta to obtain a qualitative picture of the thermal efficiency of these materials. Emphasis was put on the 𝛼- (graphene-like) and 𝛾-graphyne nanoribbons due to their chemical stability. All the analyzes carried out in this work were done numerically and have indicated the superiority of the thermal and electrical networks of graphyne compared to graphene, revealing thus a future promise of the technological applications of these nanostructures.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/16107
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