Material erosion, migration, mixing, dust formation, and co-deposition were investigated on plasma-facing materials in the experimental advanced superconducting tokamak (EAST). The test samples (TSs) of molybdenum (Mo), tungsten (W), and carbon (C) were irradiated during EAST operations. All exposed TS surfaces are modified by erosion and deposition processes resulting in the formation of thin layers containing a mixture of PFCs (Mo, W, Cu, Cr, Fe) and light elements (Li, C, Ca, N, O). The majority of chemical species are in a layer of thickness <650–900 nm. The particle size and structure of co-deposition were observed on each TS. Depth profiling by laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) suggests the presence of local and global impurities on the TSs resulting from the plasma-wall interaction (PWI). The processes involved in the PWI that caused erosion of EAST materials are heat flux and high energy excited impurity particles. The material is sputtered from the first wall plasma-facing components. Erosion and deposition processes occur simultaneously in the EAST. The migrated impurities get deposited globally on remote surfaces. A crack was observed in one of the W TSs due to a high heat load. The spectral intensity of co-deposition and substrate continuously changed during successive laser shots.

Abstract The tunable optical characteristics and superior thermal stability of Indium and Thallium-based quaternary chalcogenides are significant. We studied the intricate relationship between the optoelectronic, and thermoelectric features of notable BaXCu 3 Se 4 (X = In, Tl) quaternary chalcogenides. Both the maximum of the valence band and conduction band coincide at the Γ-point, confirming these materials as direct band gap materials. By substituting Indium for thallium, the calculated band gap decreases from 0.71 eV to 0.53 eV. These anions have a considerable impact and contribute to a decrease in the energy gap via valence electrons. Partially filled d orbitals of copper play an important role in electronic states at the Fermi level. The components of the complex dielectric function, as well as other important optical parameters, are examined and analyzed for the potential usage in optoelectronic devices. The ε 1 ( ω ) becomes negative at 6.32 eV, suggesting that the medium is reflecting all of the incident light. Thallium affects the absorption spectrum because it changes the density of states and electronic transitions. The absorption spectra indicated that the material absorbs in the visible and near-ultraviolet parts of the spectrum, which is fascinating and might have applications in optoelectronics. The investigated materials are appropriate to be used for thermoelectric devices confirmed by their significant and notable thermoelectric properties. Because the Seebeck coefficient is negative, most charge carriers, typically electrons, flow from the higher temperature area to the lower temperature region. At both low and high temperatures, thallium is accountable for BaTlCu 3 Se 4 ’s higher thermal conductivity than BaInCu 3 Se 4 material.

Abstract Silver-based quaternary semiconductors exhibit distinctive characteristics such as an adjustable optical response and high stability in their thermoelectric nature. The first principles investigation here explains the complex relationship between the structural, optoelectric, and thermoelectric features of BaAgMF (M = Se, Te) quaternary chalcogenide. The valence band maximum and conduction band minimum were positioned at the Γ-point of BZ, resulting in a direct band gap nature. In these materials, the substitution of Se by S increases the band gap energy. The components of the complex dielectric function, including the other vital optical parameters are investigated to determine their potential usage in optoelectronic applications. Peaks in ε1(ω) decrease and approach the negative energy region for both materials, indicating metallicity. The studied materials are appropriate to be used for thermoelectric applications, as demonstrated by significant and notable thermoelectric properties. The present studies can help to understand the possible applications of these materials in advanced optoelectronic devices and pave the way for a wide range of technologies.

Abstract The thermoelectric performance and adjustable optical properties of chalcogenides are noteworthy. Density functional theory is employed to study the electrical, optical, and thermoelectric properties of the novel CsYMSe3 (M = Cd, Zn) quaternary chalcogenides. A direct band gap nature was predicted based on the band profile study. Using PBE-GGA and TB-mBJ, the reported band gaps are 2.12 eV and 2.92 eV for CsYZnSe3 and 2.11 eV and 3.07 eV for CsYCdSe3, respectively. The results showed that in both materials, the hybridization of the orbital Cs-p/d and the Se-p were responsible for direct energy losses. The complex dielectric function and the important linear optical parameters were investigated for possible usage in optoelectronic devices. These materials exhibit stronger absorption of photons. These materials could be employed as particularly effective UV-reflecting materials from the noticed peaks in the reflectivity spectra. Because of their negative Seebeck coefficient values, both materials show n-type conductivity across the whole temperature range. CsYZnSe3 possesses better electrical conductivity than CsYCdSe3, which results in a larger ZT value.