Perpustakaan Digital ITB

Aktivitas manusia yang menggunakan sumber energi fosil seperti pembakaran batu bara menghasilkan panas sisa yang terbuang ke alam. Panas sisa ini meningkatkan temperatur rata rata bumi sehingga menyebabkan pemanasan global dan gangguan iklim. Oleh karena itu, diperlukan perangkat yang dapat memanfaatkan panas sisa dan mengubahnya menjadi energi listrik. Perangkat berbasis material termoelektrik dapat menjadi solusi dari masalah ini. Efek termoelektrik adalah fenomena terbentuknya potensial listrik akibat adanya perbedaan temperatur ataupun sebaliknya. Salah satu material yang berpotensi untuk digunakan sebagai material termoelektrik adalah senyawa fase Zintl. Fase Zintl adalah senyawa yang terdiri dari cluster ion dengan ikatan kovalen di antara atom penyusunnya. Pada penelitian ini, senyawa BaMg4Si3 dan BaMg4Ge3 dipelajari dan diprediksi sifat termoelektriknya. Penentuan sifat termoelektrik kedua senyawa dilakukan melalui metode komputasi ab initio berbasis density functional theory (DFT) dengan perangkat lunak Quantum Espresso (QE) dan BoltzTraP2. Besaran-besaran fisis yang dipelajari adalah struktur elektronik, permukaan Fermi, sifat optik, sifat transpor, dan koefisien Seebeck. Senyawa BaMg4Si3 dan BaMg4Ge3 bersifat metalik karena tidak adanya celah pita energi. Pada senyawa BaMg4Si3 dan BaMg4Ge3, orbital yang dominan di sekitar energi Fermi berturut-turut berasal dari atom Si 3p dan Ge 4p. Permukaan Fermi menunjukkan adanya kantong elektron yang dominan di sekitar titik ? dan kantong hole yang dominan di sekitar titik ???? pada zona Brillouin. Koefisien absorpsi yang dihitung dari fungsi dielektrik riil menunjukkan bahwa BaMg4Si3 menyerap cahaya tampak lebih tinggi dibandingkan BaMg4Ge3. Nilai koefisien Seebeck pada BaMg4Si3 tidak berbeda jauh dengan BaMg4Ge3 dan keduanya meningkat seiring kenaikan temperatur. Nilai konduktivitas elektronik BaMg4Si3 dan BaMg4Ge3 berada pada rentang 5?13×1019 S/m.s. Nilai konduktivitas termal elektronik BaMg4Ge3 lebih kecil daripada BaMg4Si3. Nilai ZTe maksimum BaMg4Si3 dan BaMg4Ge3 berturut-turut adalah 0,140 pada T = 800 K dan 0,129 pada T = 950 K. Selain itu, sifat optik dan sifat transpor menunjukkan sifat anisotropik yang besar pada arah sumbu-x dan sumbu-z. Secara umum, BaMg4Si3 memiliki sifat termoelektrik yang lebih baik daripada BaMg4Ge3.