Драбкін І.А.
ВАТ Державний науково-дослідний інститут рідкометалічної промисловості «ГІРЕДМЕТ», Б. Толмачевський пер., 5, Москва, 119017, Росія
Освенський В.Б.
ВАТ Державний науково-дослідний інститут рідкометалічної промисловості «ГІРЕДМЕТ», Б. Толмачевський пер., 5, Москва, 119017, Росія
Пархоменко Ю.Н.
ВАТ Державний науково-дослідний інститут рідкометалічної промисловості «ГІРЕДМЕТ», Б. Толмачевський пер., 5, Москва, 119017, Росія
Сорокін А.І.
ВАТ Державний науково-дослідний інститут рідкометалічної промисловості «ГІРЕДМЕТ», Б. Толмачевський пер., 5, Москва, 119017, Росія
Пивоваров Г.І.
ФГБНУ Технологічний інститут надтвердих і нових вуглецевих матеріалів «ТИСНУМ», вул. Центральна, 7а, Москва, Троїцьк, 142190, Росія
Булат Л.П.
Національний дослідницький університет інформаційних технологій, механіки й оптики «НІУ ІТМО», вул. Ломоносова 9, Санкт Петербург 191002, Росія
Ключові слова: наноструктурований монокристал, коефіцієнт анізотропії, електропровідність, теплопровідність.
Анотація: Досліджено анізотропію термоелектричних властивостей наноструктурованого матеріалу Bi0.4Sb1.6Te3 , отриманого методом спікання в іскровому плазмовому розряді – SPS, у діапазоні температур від 245 до 420 К. Встановлено, що величина анізотропії збільшується з підвищенням тиску й зниженням температури спікання. Коефіцієнт анізотропії електропровідності перевищує коефіцієнт анізотропії теплопровідності. З експериментальних значень електро- і теплопровідності в різних напрямках розраховані коефіцієнти текстури в спресованому матеріалі. Отримані розрахункові температурні залежності термоЕРС задовільно узгоджуються з експериментальними даними. Для монокристалічного зерна в домішковій області провідності наведено результати розрахунків температурної залежності граткової теплопровідності в перпендикулярному й паралельному напрямку до тригональної осі. Починаючи з деякої температури, що залежить від умов одержання зразків, величина термоелектричної ефективності ZT у напрямку, паралельному осі пресування, стає більшою, ніж у перпендикулярному напрямку, що пов’язано з появою неосновних носіїв і відмінністю величин відношення рухливостей дірок і електронів у монокристалічному матеріалі для напрямків, паралельних і перпендикулярних тригональній осі. Зроблено порівняння похибок визначення термоелектричних параметрів матеріалу для методів Хармана й роздільного вимірювання
електропровідності, термоЕРС і теплопровідності на різних зразках. В останньому випадку вимірювання електро- і теплопровідності без урахування анізотропії може призвести до одержання завищених значень ZT.
Література
- B. Poudel, Q. Hao, Y. Ma, X.Y. Lan, A. Minnich, B. Yu, X. Yan, D.Z. Wang, A. Muto, D. Vashaee, X.Y. Chen, J.M. Liu, M.S. Dresselhaus, G. Chen, Z.F. Ren High-Thermoelectric Performance of Nanostructured Bismuth Antimony Telluride Bulk Alloys// Science.– №5876, V. –2008. –P.634.
- Experimental studies on anisotropic thermoelectric properties and structures of n-type Bi2Te2,7Se0,3/Nano Letters. –№10. –2010. –P.3373.
- J.J. Shen, L.P. Hu, T.J. Zhu and X.B. Zhao The texture related anisotropy of thermoelectric properties in bismuth telluride based polycrystalline alloys// Appl. Phys. Lett.. №124102, V. 99. P. 356.
- D. H.Kim, C. Kim, S.H. Heo, H. Kim Influence of powder morphology on thermoelectricanisotropy of spark-plasma-sintered Bi–Te-based thermoelectric materials// ScienceDirect. №5,V. P. 405.
- Сопоставление структуры термоэлектрического материала Bi0,5Sb1,6Te3, полученного методами горячего прессования и искрового плазменного спекания / В.Т. Бублик, Д.И. Богомолов, З.М. Дашевский [и др.] Известия ВУЗов. Материалы электронной техники. –№2. –2010.–С. 61.
- Измерение термоэлектрических образцов методом Хармана / В.Н. Абрютин, И.А. Драбкин, И.И. Марончук [и др.] IX Межгосударственный семинар. Термоэлектрики и их применения. Санкт-Петербург. ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН. –2004. С. 303.
- V. Abrutin, I. Drabkin, V. Osvenski Corrections used when measuring thermoelectric properties by Harman method. Proc. 2nd conference on thermoelectric// Krakov. 2004. P. 4.
- W. Xie, J. He, S Zhu, and T. Holgate, S. Wang, X. Tang, Q. Zhang, T.M. Tritt Investigation of the
sintering pressure and thermal conductivity anisotropy of melt-spun spark-plasma-sintered
(Bi,Sb)2Te3 thermoelectric materials// J. Mater. Res. No.15, V. 26. 2011. P. 2143. - O. Madelung, U. Rössler, M. Schulz, (ed.) Collaboration: Authors and editors. The LandoltBörnstein Database//. Springer Materials (http://www.springermaterials.com). V. 41С, №3. 1998. 17E-17F.
- Оделевский В.И. Расчет обобщенной проводимости гетерогенных смесей / В.И. Оделевский // ЖТФ. –№21. –1951. –С.1379.
- D. Stroud. Generalized Effective Medium Theory for the Conductivity of an Inhomogeneous Medium// Phys. Rev. B, – №8,V.112. –1975. –Р. 3368.
- Ting-Kang Xia, D. Stroud. Theory of the Hall Coefficient of Polycrystals: Application to a Simple Model for La2-xMxCuO4 (M=Sr,Ba)// Phys. Rev. B. –№1,V. 37. – 1988. – Р. 119.
- Дульнев Г.Н.Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Справочная книга / Г.Н. Дульнев, Ю.П. Заричняк // Ленинград. «Энергия», –1974. –С. 264.
- Транспортные свойства в области температур 190-300 К наноструктурированного pBi0,5Sb1,5Te3, полученного методом искрового плазменного спекания / В.Т. Бублик,
З.М. Дашевский, И.А. Драбкин [и др.] // Термоэлектрики и их применение, С–Петербург. –
2010, –С.47. - Термоэлектрическая эффективность в твердых растворах p-типа на основе халькогенидов
висмута и сурьмы при температурах выше комнатной / Л.Н. Лукьянова, В.А. Кутасов,
П.П. Константинов [и др.] // ФТТ, –Т.52, Вып. 8, –2010. –С.1492. - M. Stordeur, M. Srölzer, H. Sobottam, V. Rieder. Investigation of the Valence Band Structure of
Thermoelectric (Bi1-xSbxTe3 Single Crystals)// Phys. Stat. Sol.(b). –№1, V.150. –1988. –Р.150. - Житинская М.К.Анизотропия термоЭДС в монокристаллах теллурида висмута /
М.К. Житинская, В.И. Кайданов, В.П. Кондратьев // ФТП, –Т.10, Вып. 11. –1976. –С. 2185. - Смирнов И.А. Электронная теплопроводность в металлах и полупроводниках /
И.А. Смирнов, В.И. Тамарченко // Л Наука. Ленинградское отд. –1977. С. 151
Надійшла до редакції 22.04.2013