Date of Award

11-2023

Document Type

Dissertation

Degree Name

Doctor of Philosophy in Physics

Department

Physics

First Advisor

Professor Maamar Benkraouda

Second Advisor

Professor Noureddine Amrane

Abstract

The cutting-edge research of materials enables the discovery of novel energy harvesting materials. In this project the structural, electronic, magnetic, thermodynamic, thermoelectric, and optical properties of different energy harvesting materials are studied. The main objective of this work is primarily to study thermoelectrically efficient half-heuslers and photovoltaically active perovskites. Variant schematics of innovative compounds with defect introduction are investigated. The compositionally altered compounds designed by introducing crystallographic defects in terms of substitutional or interstitial dopants, offer new trends of material properties. To accomplish the task, Density Functional theory based computational packages (VASP and Wein2K) are used. Using defect and strain engineering, this study explores thermoelectric and photovoltaic properties. We have explored state-of-the-art features of defect tolerance, quantum and dielectric confinement, low effective masses, and high mobility in perovskites with halfmetallic and thermally stable half-heuslers exhibiting high figure of merit. Our goal is to computationally design and study half-Heuslers and perovskites for thermoelectric, solar applications, and green energy productions. The computational simulations and associated results are consistent with the previous studies to give a better understanding of the perovskites and half-heuslers.

Arabic Abstract


دراسة المبادىء الأولى لمواد حصاد الطاقة من أجل بيئة خضراء

يتيح البحث المتطور للمواد اكتشاف مواد جديدة لجمع الطاقة. في هذا المشروع تتم دراسة الخصائص الهيكلية والإلكترونية والمغناطيسية والديناميكية الحرارية والحرارية والبصرية لمواد حصاد الطاقة المختلفة. الهدف الرئيسي من هذا العمل هو في المقام الأول دراسة مركبات نصف هيوسلر ذات الكفاءة الحرارية الكهربائية والبيروفسكايت النشنطة ضوئياً. تم دراسة المخططات المتنوعة للمركبات المبتكرة مع إدخال العيوب. تقدم المركبات المعدلة تركيبيا والتي تم تصميمها عن طريق إدخال عيوب بلورية من حيث المنشطات البديلة أو الخلالية، اتجاهاً جديداً لخصائص المواد. لإنجاز المهمة، تم استخدام الحزم الحسابية القائمة على نظرية الكثافة الوظيفية (Wein2K وVASP). باستخدام هندسة العيوب والإجهاد، تستكشف هذه الدراسة الخصائص الكهروضوئية والكهروضوئية.لقد استكشفنا أحدث الميزات لتحمل العيوب، والحبس الكمي والعازل، والكتل الفعالة المنخفضة، والتنقل العالي في البيروفسكايت مع نصف هوسلر نصف معدني ومستقر حرارياً يظهر درجة عالية من الجدارة. هدفنا هو تصميم ودراسة نصف هيوسلر والبيروفسكايت حسابياً للتطبيقات الكهروحرارية والطاقة الشمسية وإنتاج الطاقة الخضراء. تتوافق عمليات المحاكاة الحسابية، إلى جانب النتائج التي تم الحصول عليها، مع الدراسات السابقة لإعطاء فهم أفضل للبيروفسكايت ونصف الهيسولرز.

Download

Included in

Physics Commons

Share

COinS