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<div class="csl-entry">Moser, R. (2016). <i>First-principles calculations of lattice thermal conductivity</i> [Dissertation, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.2016.36343</div>
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dc.identifier.uri
https://doi.org/10.34726/hss.2016.36343
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http://hdl.handle.net/20.500.12708/2362
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dc.description
Zusammenfassung in deutscher Sprache
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dc.description
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
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dc.description.abstract
Das Ziel dieser Arbeit ist die Berechnung der thermischen Gitterleitfähigkeit möglichst ohne Zuhilfenahme empirischer Parameter. Um Gitterschwingungen zu beschreiben, werden unharmonische Terme in einer quasi-harmonischen Näherung berücksichtigt. Basierend auf der Dichtefunktionaltheorie wurden Phononendispersionen, Grüneisenparameter, thermische Ausdehnung und Gitterleitfähigkeit für ausgewählte Festkörper berechnet. Es ist wichtig, die Relaxationszeit der Phononen, in der Boltzmannschen Transporttheorie enthalten, präzise zu formulieren und zu berechnen. Dies wird innerhalb eines Debye-Einstein-artigen Modells, das nur die untersten drei Phononenäste berücksichtigt, erfüllt, wobei nur Drei-Phononen-Prozesse miteinbezogen werden. Eine neue Vorgehensweise, die Integrationsgrenzen der Frequenzverteilung zu bestimen, wurde im Zuge dessen entwickelt. Zur Validierung wurden Si, Diamant, Cu und GaAs herangezogen. Die gute Übereinstimmung mit experimentellen Ergebnissen bestätigte die Richtigkeit der gewählten Herangehensweise. Selbst die Volumenanomalie von Si bei tiefen Temperaturen konnte wiedergegeben werden. Die Berücksichtigung einer kürzlich veröffentlichten Publikation führte zu Untersuchungen an Cu3SbSe4 und Cu3SbSe3, doch konnten trotz hochakkurater Berechnungen jene mindergenauen Ergebnisse nicht bestätigt werden. Desweiteren wurde BayNi4Sb12-xSnx, eine neue experimentell beschriebene Verbindung, genauer untersucht. Schließlich wurde das Ziel erreicht, eine funktionierende Methode zur Berechnung der thermischen Gitterleitfähigkeit von Festkörpern zu entwickeln.
de
dc.description.abstract
The goal is to derive and calculate from first-principles the lattice thermal conductivity. For the lattice vibrations anharmonic terms are considered in the quasi-harmonic approximation. Based on density functional theory phonon dispersions, Grüneisen parameters, thermal expansions and lattice thermal conductivities were calculated for a selected class of solid materials. The crucial point is to formulate and calculate the relaxation time within Boltzmann's transport theory encumbering the scattering of phonons. This is done by a Debye-Einstein-like model considering the lowest three branches of the phonon dispersion. Only three-phonon scattering is considered. A new procedure was developed for the cutoff of frequency integrals appearing in the relaxation time formalism. Si, Diamond, Cu and GaAs were taken as benchmark systems. The good overall agreement with experimental data confirms the validity of the present approach. The anomaly of the lattice expansion of Si at low temperature is reproduced. Recent results led to the investigation of Cu3SbSe4 and Cu3SbSe3. The present high accuracy calculations do not confirm the published data with lower precision. Compounds BayNi4Sb12-xSnx, as recently studied experimentally, are investigated. The final goal of developing a workable setup for first-principles calculations of the lattice thermal conductivity for solid materials is achieved.
en
dc.language
English
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dc.language.iso
en
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dc.rights.uri
http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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dc.subject
Dichtefunktionaltheorie
de
dc.subject
thermische Leitfähigkeit
de
dc.subject
ab-initio Berechnungen
de
dc.subject
Phononen
de
dc.subject
density functional theory
en
dc.subject
thermal conductivity
en
dc.subject
ab-initio calculations
en
dc.subject
phonons
en
dc.title
First-principles calculations of lattice thermal conductivity
en
dc.title.alternative
First-principles Berechnungen der thermischen Gitterleitfähigkeit