مطالعه ي اثر هندسه ي اتصال دربهبود ويژگي هاي ترموالكتريكي پيوندگاه پلي آنيلين

Study of effect of coupling geometry in improvement of thermoelectric properties of polyaniline molecular junction

در اين مقاله ويژگي هاي ترموالكتريكي پيوندگاه مولكولي پلي آنيلين را براي سه هندسه ي متفاوت اتصال مولكول به الكترود شامل پارا (متقارن)، متا و اورتو (هر دو نامتقارن) بررسي مي كنيم. الكترودهاي انتخاب شده مشابه كارهاي تجربي سه بعدي و مركز وجهي مي باشند و از رهيافت تابع گرين غيرتعادلي در رژيم پاسخ خطي براي به دست آوردن ضرايب ترموالكتريك استفاده مي شود. هاميلتوني سيستم مورد بررسي با استفاده از روش تنگ بست نوشته مي شود. نتايج نشان مي دهد كه هدايت الكتريكي و هدايت گرمايي در اتصال نامتقارن مولكول به الكترودها كاهش مي يابد درحالي كه توان گرمايي و عدد شايستگي در اتصال هاي نامتقارن رفتار بهتري را از خود نشان مي دهند و در اتصال متا و اورتو داراي افزايش هستند. بنابراين عدم تقارن در اتصال اين پيوندگاه مولكولي موجب بهبود كارايي ترموالكتريكي سيستم مي شود كه يك نتيجه ي مطلوب براي محققين مي باشد. از طرف ديگر رفتار نوساني توان گرمايي نشان مي دهد كه نوع حامل هاي شركت كننده در تونل زني گرمايي با تغيير مكان ترازهاي انرژي مولكولي نسبت به تراز فرمي تغيير مي كند.

In this paper, we investigate thermoelectric properties of polyaniline molecular junction for three different coupling geometries of the coupling of the molecule to the electrodes including para (symmetric), meta and ortho (asymmetric) configurations. The selected electrodes are three dimensional and face center cubic (FCC) similar to the experimental works. The nonequilibrium Green function formalism is used to obtain thermoelectric coefficients in nonlinear response regime. The Hamiltonian of the system is described by tight binding method. The results show, in asymmetric coupling, the electrical conductance and thermal conductance decrease whereas thermopower and figure of merit show better behavior and increase in meta and ortho configurations. Therefore asymmetry in polyaniline molecular junction causes an improvement in thermoelectric efficiency of the junction that is a desirable result for scientists. On the other hand, the oscillating behavior of thermopower indicates the kind of carriers and the place of molecular energy levels relative to the Fermi energy change during the thermal tunneling.