This dissertation presents a theoretical study of microscopic thermoelectric transport and triboelectricity of materials based on first-principles calculations. The thermoelectricity, which produces electricity through heat, the most abundant energy source in nature, is well understood on a macroscopic level, but its behavior is relatively poorly understood on a microscopic level. We propose a theoretical development to describe nanoscale thermoelectric transport. This covers from effective calculation of transmission function using linear tetrahedron method to various tip-sample morphology. Furthermore, the governing principal of triboelectricity in the linear perturbative region is proposed by extending the microscopic thermoelectricity to the thermoelectric response due to interfacial frictional heating. The governing equation is determined by the triboelectric factor consisting of the Seebeck coefficient, density, specific heat, and thermal conductivity, and through this, the first quantitative theoretical triboelectric series is proposed.
이 학위논문에서는 제일원리 계산을 기반으로 물질의 미시적 열전 수송 및 마찰전기에 대한 이론적 분석을 진행하였다. 자연에서 가장 풍부한 에너지원인 열을 통해 전기를 생산하는 열전효과는 거시적으로 잘 이해되고 있지만 미시적 수준에서는 그 거동의 이해가 미진하다. 본 학위논문에서는 미시적 열전 수송을 기술하기 위한 다양한 이론적 고안을 제안한다. 이는 선형 사면체를 이용한 효과적 투과 함수 계산 및 다양한 팁의 형태의 고려 까지를 아우른다. 더욱이 미시적 수준의 열전 이해를 계면 마찰열로 인한 열전 응답으로 확장하여 선형 섭동 영역에서의 마찰전기의 지배방정식을 구성할 수 있다. 해당 지배방정식은 제벡 계수, 밀도, 비열, 열전도도로 구성되는 마찰전기 팩터로 결정되며 이를 바탕으로 정량적인 첫 이론 마찰 대전열을 제안한다.
