Objectives Due to the lack of energy resources and the problem of pollution resulted from the population growth and industrial development, there is a great interest on finding new clean and renewable energy resources. The use of thermoelectric generators to convert directly the waste heat energy into electricity with no moving parts would be a promising tool to reduce the pollution8,9,10,11,12. Hence, since the last few decades there is a search for high performance thermoelectric materials. The layered materials could be good candidates for the fabrication of thermoelectric materials, since the thermal conductivity is expected to decrease enormously due to the possibility of obtaining 2𝐷 crystals with a thickness of few atoms. On the other hand, the reduced dimensionality can lead to significant changes of the electronic properties of materials and hence the thermoelectric properties. In 2D systems, the band gap value can be controlled by the system thickness13. Due to a weak interlayer coupling, this approach can be technologically preferable. Some structures with few layers have already been theoretically studied (graphite and graphene) these investigations have shown that the electronic structure of a single layer should be different from that of the bulk material due to the absence of interlayer interactions14. One well known example is the indirect to direct gap transition that occur at monolayer thickness of the Mo and W transition metal dichalcogenides15. Method In this PhD thesis, at first the structure and electronic properties of the bulk and monolayer materials have been calculated by using the WIEN2k code. In the computer code, the core and valence states are treated differently. The core states are treated within a multi-configuration relativistic Dirac-Fock approach, while valence states are treated in a scalar relativistic approach. The exchange-correlation energy was calculated using the generalized gradient approximation (GGA) correction of Perdew et. al16. Also, the modified Becke-Johnson correction17 has been used to improve the band gap value. Then, the obtained band structure for each case is used in the BoltzTraP program to calculate the transport coefficients of these materials. Conclusion The structural, electronic and thermoelectric properties of the epsilon-polytype of InSe GaSe, and InGaSe2 have been studied at different circumstances. The calculated lattice parameters of both GaSe and InSe have values larger than the values obtained in a previous experimental work. The overestimation of the lattice parameters is one of the shortcut of the generalized gradient approximation in the density functional theory. From this we could conclude that if the heterostructure InGaSe2 could be synthesized, then the experimental lattice parameters should be lower than the values obtained from the values obtained in this study. From the calculated band structure, we noticed that the band gap of the three studied material in the bulk case was direct since both the maximum of the valence band and the minimum of the conduction band occurs at the center of the Brillouin zone, Gamma. Also, it has been found that the band gap of InGaSe2 is smaller than the band gap of the pristine compounds GaSe and InSe. In the case of the monolayer the band gap of the materials turned to be indirect due to the changes occur in the top of the valence band. Instead of finding the maximum of the valence band at the Gamma point as in the bulk case, the maximum of the valence band has been found between two symmetry points of the Brillouin zone; Gamma and K. The contribution of the atomic orbitals to the valence and conduction bands was similar in both the bulk and monolayer case. Regarding to the thermoelectric properties, we found that in all the studied materials moving from the 3D case to the 2D case, there is a great enhancement in the values of the Seebeck coefficient. This could be attributed to the quantum confinement effect or the sharp increase in the total density of states at the Fermi level. The contrary have been found for the electrical conductivity since the its values were better in the bulk cases. From the values of the Seebeck coefficient and the electrical conductivity, the power factor values have been calculated. It has been found that in spite of the lower values of the electrical conductivity in the monolayer case its values were lower in the bulk case, the values of the power factor were better in the monolayer case. Further it has been observed that the values of the thermal conductivity were smaller in the monolayer case. It means that these materials could be preferable as a good thermoelectric materials in the low dimension structure than in the bulk. The effect of the pressure on the Seebeck coefficient values of the studied materials was different from one case to another. For InSe its values increase as the pressure increases therefore the best values have been obtained at 20 GPa while for GaSe and InGaSe2 its values have been improved at 10 GPa but when the pressure increases to 20 GPa the values of the Seebeck coefficient start to decrease again. Furthermore, the pressure has also increased the values of the electrical conductivity. It means that the pressure could be a good factor to improve the power factor of the materials even though it increases at the same time the electronic part of the thermal conductivity. References: 1- Blaha, P.; Schwarz, K.; Madsen, G. K. H.; Kvasnicka, D.; Luitz, J. WIEN2k, An Augmented Plane Wave Plus Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties. ISBN 3-9501031-1-2. Vienna University of Technology: Austria, 2001. 2- Lee M and Mahanti S D 2012 Phys. Rev. Appl. B 85 165149. 3- Takagiwa Y, Pei Y, Pomrehn G and Snyder G J 2013 APL Mater. 1 1011101. 4- B. R. Nag, Electron Transport in Compound Semiconductors (Springer Verlag, Berlin, 1980). 5- Allen, P. B. Boltzmann theory and resistivity of metals. In Quantum Theory of Real Materials; Chelikowsky, J. R., Louie, S. G., Eds.; Klu¨wer: Boston, MA, 1996; pp 219-250. 6- T. J. Scheidemantel, C. Ambrosch-Draxl, T. Thonhauser, J. V. Badding, and J. O. Sofo Phys. Rev. B 68, 125210, 2003. 7- Madsen, G. K. H.; Singh, D. J. Comput. Phys. Commun. 2006, 175, 67-71. 8- B.C. Sales, D. Mandrus, R.K. Williams, Science 272 (1996) 1325. 9- D.Y. Chung, T. Hogan, P. Brazis, M. Rocci-Lane, C. Kannewurf, M. Bastea, C. Uher,M.G. Kanatzidis, Science 282 (2000) 1024. 10- T.C. Harman, P.J. Taylor, M.P. Walsh, B.E. Laforge, Science 297 (2002) 2229. 11- A. Majumdar, Science 303 (2004) 777.[5] K.F. Hsu, S. Loo, F. Guo, W. Chen, J.S. Dyck, C. Uher, T. Hogan, E.K. Polychroniadis,M.G. Kanatzidis, Science 303 (2004) 818. 12- J.P. Heremans, V. Jovovic, E.S. Toberer, A. Saramat, K. Kurosaki, A. Charoen-phakdee, S. Yamanaka, G.J. Snyder, Science 321 (2008) 554. 13- D. V. Rybkovskiy, A. V. Osadchy, Phys. Rev. B. 90, 235302(2014). 14- A. C. Ferrari, J. C. Meyer, Phys. Rev. Lett. 97, 187401(2006). 15- K. F. MAk, C. Lee, J. Hone Phys. Rev. let. 105, 136805 (2010). 16- Perdew, J. P., Burke, K., and Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996) 17- A. D. Becke, E.R. Johnson, J. Chem. Phys. 124, 221101(2006).Objetivos Debido a la falta de recursos energéticos y al problema de la contaminación que resulta del crecimiento de la población y del desarrollo industrial, existe un gran interés en encontrar recursos energéticos limpios y renovables. El uso de generadores termoeléctricos para convertir directamente el calor residual en electricidad con piezas móviles sería una herramienta prometedora para reducir la contaminación8,9,10,11,12. Por lo tanto, desde las últimas décadas existe una búsqueda de materiales termoeléctricos de alto rendimiento. Los materiales en capas podrían ser buenos candidatos para la fabricación de materiales termoeléctricos, ya que se espera que la conductividad térmica disminuya enormemente debido a la posibilidad de obtener cristales de 2 $ 𝐷� $ con un espesor de pocos átomos. Por otra parte, la reducida dimensionalidad puede conducir a cambios significativos en las propiedades electrónicas de los materiales y, por tanto, en las propiedades termoeléctricas. En los sistemas 2D, el valor del intervalo de banda puede ser controlado por el espesor del sistema13. Debido a un acoplamiento de intercapa débil, este enfoque puede ser tecnológicamente preferible. Algunas estructuras con pocas capas ya han sido estudiadas teóricamente (grafito y grafeno), estas investigaciones han demostrado que la estructura electrónica de una sola capa debe ser diferente de la del material a granel debido a la ausencia de interacciones entre capas14. Un ejemplo bien conocido es el espacio de transición directo indirecto que se produce al espesor monocapa de los dicalcogenuros de metal de transición Mo y W. Método En esta tesis doctoral, en un primer momento se ha calculado la estructura y propiedades electrónicas de los materiales a granel y monocapa utilizando el código WIEN2k. En el código de ordenador, el núcleo y los estados de valencia se tratan de manera diferente. Los estados centrales se tratan dentro de un enfoque Dirac-Fock relativista de múltiples configuraciones, mientras que los estados de valencia se tratan en un enfoque relativista escalar. La energía de correlación de intercambio se calculó usando la corrección de aproximación de gradiente generalizada (GGA) de Perdew et. al16. Además, se ha utilizado la corrección de Becke-Johnson modificada17 para mejorar el valor de la brecha de banda. A continuación, la estructura de banda obtenida para cada caso se utiliza en el programa Boltztrap para calcular los coeficientes de estos materiales. Conclusión Las propiedades estructurales, electrónicas y termoeléctricas del epsilon-polytype de InSe GaSe y InGaSe2 han sido estudiadas en diferentes circunstancias. Los parámetros calculados de la red tanto de GaSe como de In tienen valores mayores que los obtenidos en un trabajo experimental anterior. La sobreestimación de los parámetros de la red es uno de los atajos de la aproximación de gradiente generalizado en la teoría de la densidad funcional. De esto podríamos concluir que si se pudiera sintetizar la heterostructura InGaSe2, entonces los parámetros de la red experimental deberían ser inferiores a los valores obtenidos de los valores obtenidos en este estudio. A partir de la estructura de bandas calculada, observamos que la brecha de banda de los tres materiales estudiados en el caso a granel era directa ya que tanto el máximo de la banda de valencia como el mínimo de la banda de conducción se producen en el centro de la zona de Brillouin, Gamma. Además, se ha encontrado que la banda de separación de InGaSe2 es menor que la brecha de banda de los compuestos pristinos GaSe e InSe. En el caso de la monocapa, el intervalo de banda de los materiales se convirtió en debido a los cambios que ocurren en la parte superior de la banda de valencia. En lugar de encontrar el máximo de la banda de valencia en el punto Gamma como en el caso a granel, se ha encontrado el máximo de la banda de valencia entre dos puntos de simetría de la zona de Brillouin; Gamma y K. La contribución de los orbitales atómicos a las bandas de valencia y de conducción fue similar en ambos casos. En cuanto a las propiedades termoeléctricas, se encontró que en todos los materiales estudiados que se mueven desde el caso 3D al caso 2D, se observa una gran mejora en los valores del coeficiente Seebeck. Esto podría atribuirse al efecto de confinamiento cuántico o al fuerte aumento de la densidad total de estados en el nivel de Fermi. Lo contrario se ha encontrado para la conductividad eléctrica ya que los valores eran mejores en los casos a granel. A partir de los valores del coeficiente de Seebeck y de la conductividad eléctrica, se han calculado los valores del factor de potencia. Se ha encontrado que a pesar de los valores más bajos de la conductividad eléctrica en el caso de monocapa, sus valores eran más bajos en el caso de la masa, los valores del factor de potencia eran mejores en el caso monocapa. Además se ha observado que los valores de la conductividad térmica eran menores en el caso monocapa. Esto significa que estos materiales podrían ser preferibles a buenos materiales termoeléctricos en la estructura de baja dimensión que en la masa. El efecto de la presión sobre el coeficiente de Seebeck de los materiales estudiados fue diferente de un caso a otro. Para InSe sus valores aumentan a medida que aumenta la presión, por lo que los mejores valores se han obtenido a 20 GPa BIBLIOGRAFIA BÁSICA: 1- Blaha, P.; Schwarz, K.; Madsen, G. K. H.; Kvasnicka, D.; Luitz, J. WIEN2k, An Augmented Plane Wave Plus Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties. ISBN 3-9501031-1-2. Vienna University of Technology: Austria, 2001. 2- Lee M and Mahanti S D 2012 Phys. Rev. Appl. B 85 165149. 3- Takagiwa Y, Pei Y, Pomrehn G and Snyder G J 2013 APL Mater. 1 1011101. 4- B. R. Nag, Electron Transport in Compound Semiconductors (Springer Verlag, Berlin, 1980). 5- Allen, P. B. Boltzmann theory and resistivity of metals. In Quantum Theory of Real Materials; Chelikowsky, J. R., Louie, S. G., Eds.; Klu¨wer: Boston, MA, 1996; pp 219-250. 6- T. J. Scheidemantel, C. Ambrosch-Draxl, T. Thonhauser, J. V. Badding, and J. O. Sofo Phys. Rev. B 68, 125210, 2003. 7- Madsen, G. K. H.; Singh, D. J. Comput. Phys. Commun. 2006, 175, 67-71. 8- B.C. Sales, D. Mandrus, R.K. Williams, Science 272 (1996) 1325. 9- D.Y. Chung, T. Hogan, P. Brazis, M. Rocci-Lane, C. Kannewurf, M. Bastea, C. Uher,M.G. Kanatzidis, Science 282 (2000) 1024. 10- T.C. Harman, P.J. Taylor, M.P. Walsh, B.E. Laforge, Science 297 (2002) 2229. 11- A. Majumdar, Science 303 (2004) 777.[5] K.F. Hsu, S. Loo, F. Guo, W. Chen, J.S. Dyck, C. Uher, T. Hogan, E.K. Polychroniadis,M.G. Kanatzidis, Science 303 (2004) 818. 12- J.P. Heremans, V. Jovovic, E.S. Toberer, A. Saramat, K. Kurosaki, A. Charoen-phakdee, S. Yamanaka, G.J. Snyder, Science 321 (2008) 554. 13- D. V. Rybkovskiy, A. V. Osadchy, Phys. Rev. B. 90, 235302(2014). 14- A. C. Ferrari, J. C. Meyer, Phys. Rev. Lett. 97, 187401(2006). 15- K. F. MAk, C. Lee, J. Hone Phys. Rev. let. 105, 136805 (2010). 16- Perdew, J. P., Burke, K., and Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996) 17- A. D. Becke, E.R. Johnson, J. Chem. Phys. 124, 221101(2006).