ชื่องานวิจัย

การศึกษาสมบัติผันไฟฟ้าจากความร้อนของเลดเทลลูไลด์

บทคัดย่อ

โครงการวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อคำนวณสมบัติทางไฟฟ้า สมบัติทางความร้อน และวัดสมบัติผันไฟฟ้าจากความร้อนของเลดเทลลูไลด์ ได้ออกแบบคลัสเตอร์โมเดลอะตอม Pb13Te14 ด้วยโปรแกรม DV-X เพื่อคำนวณหาการจัดเรียงพลังงาน ช่องว่างพลังงาน และพลังงานเฟร์มิของเลดเทลลูไลด์ ได้ออกแบบคลัสเตอร์อะตอมขนาด 4 × 4 × 4 เท่าของหน่วยเซลล์ ประกอบด้วย anions-256 และ cations-256 เพื่อคำนวณหาความสัมพันธ์ของอุณหภูมิกับแลตทิซพารามิเตอร์ สภาพยืดหยุ่น การขยายตัวเชิงเส้นเนื่องจากความร้อน ความจุความร้อน สภาพนำความร้อน และสภาพนำไฟฟ้าของเลดซัลไฟด์ เลดเซลิไนด์เลดเทลลูไลด์ และแคดเมียมเทลลูไลด์ ได้วัดสภาพต้านทานไฟฟ้า สัมประสิทธิ์ซีเบค สภาพนำความร้อน และหาค่าของไดเมนชันเลสฟิเกอร์ออฟเมริทของเลดเทลลูไลด์ ผลการวิจัยพบว่า เลดเทลลูไลด์มีโครงสร้างผลึกแบบ Face Centered Cubic มีการจัดเรียงระดับพลังงานเป็น Pb5d, Pb6s, Pb6p, Te4d, Te5s และ Te5p มีช่องว่างพลังงานจะเท่ากับ 2.28 eVมีพลังงานเฟอร์มิเท่ากับ 0.97 eVและเป็นวัสดุผันไฟฟ้าจากความร้อนชนิด n เลดซัลไฟด์ เลดเซลิไนด์เลดเทลลูไลด์ และแคดเมียมเทลลูไลด์มีค่าแลตทิซพารามิเตอร์และ Bulk modulus สอดคล้องกับผลการทดลองของ J. E. Ni et al. (exp.) และ F. Ren et al อย่างดีเยี่ยมมีค่า Bulk modulus ลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นที่ปริมาตรและความดันคงตัวส่วน Shear modulus และ Young’s modulus มีค่าลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นสอดคล้องอย่างดีเยี่ยมกับข้อมูลการทดลองการขยายตัวเชิงเส้นเนื่องจากความร้อนมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นและสอดคล้องกับการทดลองอย่างดีเยี่ยม มีค่าความจุความร้อนสอดคล้องกับรายงานของY. Bencherif et al. (2011) ที่ความดันดันคงตัว มีค่าสภาพนำความร้อนเนื่องจากแลตทิซหรือโฟนอน ลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น เป็นการทำปฏิกิริยาระหว่างโฟนอนกับโฟนอน (Umklapp process) ที่อุณหภูมิสูง สภาพนำไฟฟ้ามีค่าลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นแสดงให้เห็นว่าสารประกอบเหล่านี้มีพฤติกรรมเป็นสารกึ่งตัวนำ เลดเทลลูไลด์มีความหนาแน่นเฉลี่ยเป็น 8.12 g/cm3 และความแข็งแบบวิกเกอร์เฉลี่ยเป็น 35.36 HV สมบัติผันไฟฟ้าจากความร้อนของเลดเทลลูไลด์ที่อุณหภูมิห้องเปรียบเทียบกับรายงานของ Y.L. Pei et al. (2012) มีสภาพต้านทานไฟฟ้าเท่ากับ 3.1 mΩ-cm และมีแนวแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นสอดคล้องกัน มีสัมประสิทธิ์ซีเบคเท่ากับ 194.85 µV K1 เป็นสารกึ่งตัวนำชนิด n และมีแนวแนวโน้มลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นสอดคล้องกัน มีสภาพนำความร้อนของเท่ากับ 0.49 W m1 K1 มีแนวแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นสอดคล้องกับสัมประสิทธิ์ซีเบคและมีค่ามากกว่า และมีไดเมนชันเลสฟิเกอร์ออฟเมริทเท่ากับ 2.50×104 มีแนวแนวโน้มลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นและมีค่าน้อยกว่า

คำสำคัญ : วัสดุผันไฟฟ้าจากความร้อนเลดเทลลูไลด์ สมบัติทางไฟฟ้า และสมบัติทางความร้อน

ชื่อหัวหน้าโครงการวิจัย : ทศวรรษ สีตะวัน

ชื่อผู้ร่วมวิจัย : หรรษกร วรรธนะสาร

เอกสารบทคัดย่อ