Strain-induced enhancement in the electronic and thermal transport properties of the tin sulphide bilayer

文献情報

出版日 2021-11-27
DOI 10.1039/D1CP03988A
インパクトファクター 3.676
著者

Shagun Nag, Ranber Singh


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要旨

The enhancement in the thermoelectric figure of merit (ZT) of a material is limited by the interplay between the electronic transport coefficients. Here we report the greatly enhanced thermoelectric performance of the SnS bilayer with the application of isotropic strain, due to the simultaneous increase in the Seebeck coefficient and low lattice thermal conductivities. Based on first-principles calculations combined with Boltzmann transport theory, we predict that the band structure of the SnS bilayer can be effectively tuned using the strain, and the Seebeck coefficient is significantly improved for the tensile strain. The lattice thermal conductivities for the bilayer under the tensile strain are quite low (0.21–1.89 W m−1 K−1 at 300 K) due to the smaller frequencies of the acoustic phonon modes. Along the zigzag (armchair) direction, the room temperature peak ZT value of 4.96 (2.40) is obtained at a strain of 2% (4%), which is 5.3 (2.03) times higher than the peak ZT of the unstrained bilayer along the zigzag (armchair) direction. Thus the strain-tuned SnS bilayer is a good thermoelectric material with low lattice thermal conductivities and promising ZT values at room temperature.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
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年間論文数: 3036

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