Thermoelectric transport in semiconducting heterostructures - [kumulative Dissertation]

Abstract

Ziel der vorliegenden Arbeit war es einen tieferen Einblick in den mikroskopischen Ursprung des thermoelektrischen Transports halbleitender Übergitter zu erlangen und Mechanismen offenzulegen, welche zu einer gesteigerten thermoelektrischen Umwandlungseffizienz führen können. Ausgehend von "first-principles" Methoden wurde die Elektronenstruktur und die thermoelektrischen Transporteigenschaften der Volumenmaterialen Bi2Te3 , Sb2Te3 , Si, und Ge, sowie deren Übergitter Bi2Te3/Sb2Te3 and Si/Ge berechnet und diskutiert. Der Fokus lag hierbei auf dem Einfluss mechanischer Verspannungen, Grenzflächenverspannungen, variierende Ladungsträgerkonzentrationen, Temperatureffekten und Übergitterperioden auf die thermoelektrischen Transporteigenschaften.

The scope of this thesis is to understand the microscopic origin of thermoelectric transport in semiconducting heterostructures and to identify and elucidate mechanisms which could lead to enhanced thermoelectric conversion efficiency. Based on first-principles calculations the electronic structure and the related TE transport properties of bulk Bi2Te3 , Sb2Te3 , Si, and Ge, as well as their heterostructures Bi2Te3/Sb2Te3 and Si/Ge are determined and discussed. The focus is on the influence of bulk and interfacial strain, varying charge carrier concentration, temperature and superlattice periods on the TE transport properties.