ديناميك شبكه و رسانندگي گرمايي فسفر سياه و آبي : رهيافت نظريه تابعي چگالي

Lattice Dynamics and Thermal Conductivity of Blue and Black Phosphorous: A Density Functional Theory Study

فسفر در طبيعت داراي آلوتروپ هاي مختلفي مي باشد. اخيرا آلوتروپ جديدي از فسفر كه با نام فسفر آبي مورد توجه قرار گرفته است. همانند سيليسين اين آلوتروپ جديد داراي ساختار لانه زنبوري و چين دار است و همچنين مثل فسفر سياه يك نيمه رسانا مي باشد. ما به صورت نظري با استفاده از شبيه سازي هاي ابتدا به ساكن به مطالعه ديناميك شبكه مي پرداخته ايم و با استفاده از حل معادله ترابردي بولتزمن براي فونون ها اقدام به محاسبه رانندگي گرمايي فسفر آبي و فسفر سياه (فسفرين) تك لايه و مقايسه آنها پرداخته ايم. نتايج اين مطالعه نشان مي دهد كه رسانندگي گرمايي فسفر سياه بسيار ناهمسانگرد است، در حالي كه براي فسفر آبي اين ناهمسانگردي بسيار پايين است و همچنين رسانندگي گرمايي فسفر آبي بيشتر از فسفر سياه است. بنابراين فسفر آبي نيز همانند فسفر سياه نامزد مناسبي براي كاربردهاي ترموالكتريك مي باشد.

In nature phosphorus has various allotropes. Very recently it has found a new phosphor allotrope which is named ”blue phosphorus”. Similar to Silicene this allotrope has honeycomb and buckled structure and similar to black phosphorous (phosphorene) it is a semiconductor. We using ab-initio calculation and the Boltzmann transport equation for phonons, the thermal conductivities of a mono-layer of blue and black phosphorous are studied and compared. The results indicate that the thermal conductivity of black phosphorus is highly anisotropic, whereas that of blue phosphorous is nearly isotropic and is larger than that of black phosphorous. Therefore the blue phosphorus such as black phosphorus is a good candidate for thermoelectric applications.