Electronic structure and related optical, thermoelectric and dynamical properties of Lilianite-type Pb7Bi4Se13: Ab-initio and Boltzmann transport theory

Abstract

Elektronik , optik , termoelektrik ve dinamik özellikleri Pb 7 Bi 4 Se 13 olmuştur ilk ilkeleri hesaplamalar kullanılarak araştırılmıştır. Ağır elementlerin, bizmut ve kurşunun varlığı, spin-yörünge bağlantısının ikinci varyasyon prosedüründe uygulandığı şekliyle düşünülmelidir. Değerlik bandı bölgesinin üst kısmının ağırlıklı olarak Se-p eyaletlerinden Bi-p ve Pb-p durumları karışımı ile ortaya çıktığı, CBM ise esas olarak Bi-p durumlarından geldiği gözlenmiştir. Hesaplanan optik özelliklergörünür bölgede ortaya çıkan küçük bir manifold doğrudan ve dolaylı bantlar arası geçişleri gösterir. Daha sonra Seebeck katsayısı, elektrik iletkenliği, termal iletkenlik ve güç faktörünü belirlemek için yarı klasik Boltzmann teorisi kullanılmıştır. Fonon dağılım eğrisi hesaplanmış ve açıklanmıştır. Fonon hesaplamalarında gözlenen hafif yapısal dengesizliğin düşük kafes ısıl iletkenliği ile ilişkili olduğu sonucuna varılabilir . Bulgularımız, iyi bir uyum gösteren mevcut deneysel ölçümlerle karşılaştırıldı.

The electronic, optical, thermoelectric, and dynamic properties of Pb7Bi4Se13 have been investigated using first principles calculations. The existence of heavy elements, bismuth and lead, has required to consider the spin–orbit coupling as implemented in the second variational procedure. It was observed that the upper of the valence band region appears predominantly from Se-p states with an admixture of Bi-p and Pb-p states, while the CBM comes mainly from Bi-p states only. The calculated optical properties illustrate a small manifold direct and indirect inter-band transitions emerging in the visible region. Semi classic Boltzmann theory was then employed to determine the Seebeck coefficient, electrical conductivity, thermal conductivity, and power factor. The phonon dispersion curve has been computed and explained. It can be deduced that the slight structural instability observed from phonon calculations is related to lower lattice thermal conductivity. Our findings were compared with the available experimental measurements, showing a good agreement.