TTT2I3 organic crystals – a promising platform for lowdimensional thermoelectric devices

Abstract

In this paper, we provide an analysis of quasi-one-dimensional organic crystals of TTT2I3 (tetrathiotetracene-iodide) with respect to their thermoelectric properties. An advanced physical model was employed. The main Hamiltonian of the model includes the electronic and phonon contributions, electron-phonon interactions, and an impurityscattering term. To capture charge transport between molecular chains, the model was extended to a three-dimensional framework. Numerical simulations were conducted to evaluate electrical conductivity, Seebeck coefficient, thermal conductivity, thermoelectric power factor, and figure of merit as functions of carrier concentration, temperature, and impurity content. Additionally, the Peierls structural transition in the TTT chains was analyzed, allowing determination of the critical transition temperature. The dispersion of renormalized phonons was examined in the random phase approximation for different temperatures.

În această lucrare, prezentăm o analiză a cristalelor organice cvasi-unidimensionale de TTT2I3 (tetratiotetracen-iodid) din perspectiva proprietăților lor termolectrice. A fost utilizat un model fizic avansat. Hamiltonianul principal al modelului include contribuțiile electronice și fononice, interacțiunile electron - fonon și un termen asociat împrăș tierii pe impurități. Pentru a descrie transportul de sarcină între lanțurile moleculare, modelul a fost extins la un cadru tridimensional. Au fost efectuate simulări numerice pentru a determina conductivitatea electrică, coeficientul Seebeck, conductivitatea termică, factorul de putere termolectric și parametrul termolectric de calitate în funcție de concentrația purtătorilor de sarcină, temperatură și conținutul de impurități. De asemenea, a fost analizată tranziția structurală de tip Peierls în lanțurile TTT, ceea ce a permis determinarea temperaturii critice a tranziției. Dispersia fononilor renormați a fost examinată în aproximația fazelor aleatorii pentru diferite temperaturi.