KAgX (X = S, Se): Materiales Termoeléctricos Estratificados de Alto Rendimiento para Aplicaciones a Temperaturas Medias

Los monolayer KAgX son una clase de nuevos materiales estratificados bidimensionales (2D) con una absorción óptica eficiente y una movilidad de portadores superior, lo que indica su potencial aplicación en los campos fotovoltaico (PV) y termoeléctrico (TE). Motivados por los recientes estudios teóricos sobre el monolayer KAgX, realizamos investigaciones sistemáticas sobre el rendimiento termoeléctrico de los monolayers KAgS y KAgSe, empleando la teoría del funcional de densidad (DFT) y la ecuación de transporte de Boltzmann semiclasica (BTE). Para ambos monolayers KAgSe y KAgS, grandes parámetros de Grüneisen, bajas velocidades de grupo y tiempos de dispersión de fonones cortos obstaculizan enormemente su transporte de calor y resultan en una conductividad térmica ultrabaja, de 0.26 y 0.33 W m–1 K–1 a 300 K, respectivamente. Una degeneración doble que aparece en el punto Γ y la pendiente abrupta de la densidad de estados (DOS) cerca del nivel de Fermi dan lugar a altos coeficientes de Seebeck en los monolayers KAgX. Debido a la ultrabaja conductividad térmica y al excelente rendimiento en transporte electrónico, se obtienen valores de ZT tan altos como 4.65 (3.11) y 4.05 (2.63) a 500 (300) K en el dopaje n-type para los monolayers KAgSe y KAgS. La excepcional actuación de los monolayers KAgX ilumina su inmenso potencial en aplicaciones en dispositivos termoeléctricos a temperaturas medias (alrededor de 300–500 K) y estimula enormemente la síntesis experimental y validación futuras.