Горський П.В., Михальченко В.П . Вплив анізотропії термоелектричного матеріалу на електропровідність і граткову теплопровідність його контактуючих часток

PDF

Повне видання (PDF)

Горский П.В.
Інститут термоелектрики НАН і МОН України, вул. Науки, 1, Чернівці, 58029, Україна

Михальченко В.П
Інститут термоелектрики НАН і МОН України, вул. Науки, 1, Чернівці, 58029, Україна

Ключові слова: термоелектричний матеріал, екструзія, добротність, електропровідність, модель Драббла-Вольфа, час релаксації, граткова теплопровідність, контакт, границі, фонони, розсіювання, нормальні процеси, процеси перекидання.

Анотація: У рамках шестиеліпсоїдної моделі Драббла-Вольфа в наближенні анізотропного часу релаксації, що залежить тільки від повної енергії носіїв струму, виконаний розрахунок електропровідності для фізичної моделі – двох дотичних по круговому контакту півсфер з урахуванням розсіювання електронів на границі контакту відносно до Bі2Te3. Показано, що величина ефективної електропровідності цього матеріалу в області температур 300 К й вище може бути збережена, якщо радіус контакту перевищує 10.4 довжини вільного пробігу електрона (дірки) тобто становить не менш 0.4 мкм. Цей результат збігається з результатом, отриманим в ізотропному наближенні. Причиною збігу є залежність компонентів тензора часу релаксації від повної енергії носіїв струму. Такий же результат виходить для радіуса контакту, за рахунок розсіювання фононів на границях якого граткова теплопровідність Bі2Te3 знижується на 30-40% у порівнянні з монокристалом. Оскільки такі контакти можуть виникати між частками радіусом 40-80мкм, то це пояснює збереження й навіть деяке підвищення термоелектричної добротності при переході від монокристала до екструдованого матеріалу.

Література

  1. Гольцман Б.М. Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе Bi2Te3.// Б.М. Гольцман, В.А.Кудинов, И.А. Смирнов // – М.: Наука, 1972, 320с.
  2. Горский П.В. Снижение решеточной теплопроводности термоэлектрического материала путем оптимизации формообразующего элемента. / П.В. Горський, В.П. Михальченко //Термоэлектричество. – 2013, №1. – С.19-27.
  3. Горский П.В.Об электропроводности контактирующих частиц термоэлектрического материала. / П.В. Горський, В.П. Михальченко // Термоэлектричество. – 2013, №2. – С.
  4. Миснар А. Теплопроводность твердых тел, жидкостей, газов и их композиций./ А. Миснар // М.: Мир, 1968, 464с.
  5. Гантмахер В.Ф. Рассеяние носителей тока в металлах и полупроводниках. / В.Ф. Гантмахер, И.Б. Левинсон // – М.: Наука, 1984, 350с.
  6. Klemens P.G. Lattice thermal conductivity. – In book: Solid State Physics. Advances in Research and Applications. Vol.7, pp. 1–98. Academic Press. Inc. Publishers, New York – 1958, 526 p.
  7. Клеменс П. Влияние тепловых и фононных процессов на затухание ультразвука. / П. Клеменс – В кн.: Физическая акустика. Т.3. Часть Б. Динамика решетки. Под редакцией У. Мэзона. С.244-284. Мир, М.:1968, 526с.

Надійшла до редакції 01.03.2013