بررسي ابتدا به ساكن جفت شدگي الكترون فونون در اكسيد زيركونيم (ZrO2)

Electron-Phonon Coupling in Zirconium Oxide (ZrO2): an ab-initio approach

مهندسي مواد و كنترل اتم ها در شبكه بلورين و در نهايت مهندسي فونون ها به منظور دستيابي به بيشترين بازدهي مواد، يكي از چالش هاي جدي در عرصه علم و تكنولوژي است. بدين منظور در اين تحقيق جفت شدگي الكترون فونون درماده ي كپه اي اكسيد زيركونيم ZrO2 بررسي شده است. اين ماده ميتواند جايگزين مناسبي براي SiO2 درنانو افزاره هاي ترموالكترونيك باشد. ما در اين تحقيق با استفاده از رهيافت نظريه تابعي چگالي اختلالي و ديناميك مولكولي رفتار متقابل الكترون ها و شبكه را در دماي اتاق بررسي كرده ايم. نتايج محاسبات ما نشان ميدهند كه در دماي اتاق پيكربندي هايي با ترابرد فونوني ضعيف و ترابرد الكتروني قوي به وجود مي آيند، همچنين ديده شد كه در پيكربندي هاي خاصي با فعال شدن مودهاي فونوني، ظرفيت گرمايي اين ماده بزرگتر شده و تغيير دما در ZrO2 به كندي صورت مي گيرد و در نتيجه مزيت الكتروگرمايي ZrO2 نسبت به پيكربندي دماي صفر، بيشتر مي شود، چنين پيكربندي هايي براي استفاده درنانوافزاره ها ي ترمو الكتريك بسيار مناسب مي باشند.

Phonon engineering is a new challenge for scientists to achieve highest efficiency in materials and open a new path in high performance electronic nano- devices. To contribute to this fascinating field, we have investigated the electron-phonon coupling in bulk ZrO2 with cubic crystalline structure. To observe electron and phonon behavior of this material, Density Functional Perturbation Theory (DFPT) was used and to determine the electron-phonon coupling at room temperature, we applied Molecular Dynamics (MD) methods. Our investigations showed that, at room temperature, there are some structures, slightly different from the ZrO2 at zero temperature, having high electronic and low thermal conduction .We showed that at certain configurations, the matter possesses greater specific heat capacity and phonon transport would be slow in the matter, and the figure of merit would be high.