Розвиток іскрового плазмового спікання (ІПС) для отримання нанокристалічного термоелектричного матеріалу Bi0.5Sb1.5Te3 p-типу
DOI:
https://doi.org/10.15330/pcss.21.4.628-634Ключові слова:
Bi0,5Sb1,5Te3, іскрове плазмове спікання (SPS), термоелектричні властивостіАнотація
Телурид сурми вісмуту є найбільш часто використовуваним комерційним термоелектричним матеріалом для виробництва електроенергії та охолодження в діапазоні температур 200 - 400 К. Поліпшення експлуатаційних характеристик цих матеріалів доповнюється балансом оптимізації термоелектричних властивостей. Зменшення розміру зерен Bi0,5Sb1,5Te3 суттєво знижує теплопровідність за рахунок розсіювання фононів на границях зерен. У цій роботі показано досягнення іскрового плазмового спікання (ІПС) для отримання нанокристалічних термоелектриків р-типу на основі Bi0,5Sb1,5Te3 при різних температурах (240, 350, 400oC). Було представлено комплексне дослідження структурних та термоелектричних властивостей Bi0.5Sb1.5Te3. Отримано високе значення безрозмірної термоелектричної добротності ZT ~ 1 і навіть трохи більше в діапазоні температур 300 - 400 K для нанокристалічного Bi0,5Sb1,5Te3 p-типу провідності.
Посилання
A.F. Ioffe, B.Ya. Moizes, L.S. Stilbans, Sov. State Physics 11, 2834 (1960).
M.G. Lavrentev, V.B. Osvensky, H.S. Kim, I.T. Witting, G.J. Snyder, V.T. Bublok, Appl. Mat. 4, 104807 (2016) (https://doi.org/10.1063/1.4953173).
Y. Gelbstein, Z. Dashevsky, M.P. Dariel, J. Appl. Phys. 104, 33 (2008) (https://doi.org/10.1063/1.2963359).
I.T. Witting, J.A. Grovogui, V.P. Dravid, G.J. Snyder, J. of Materiomics 6, 532 (2020) (https://doi.org/10.1016/j.jmat.2020.04.001).
Z. Dashevsky, S. Skipidarov, Investigating the performance of bismuth– antimony telluride, in Novel Materials and Deice Design Concepts. Thermoelectric power generation, edited by S. Skipidarov, M. Nikitin (Springer, New York, 2019).
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, and Z.F. Ren, Science 320, 6342 (2008) (https://doi.org/10.1126/science.1156446).
O. Ben-Yehuda, R. Shuker, Y. Gelbstein, Z. Dashevsky, M.P. Dariel, J. of Appl. Phys. 101, 25 (2007) (https://doi.org/10.1063/1.2743816).
O. Ben-Yehuda, Y. Gelbstein, Z. Dashevsky, M.P. Dariel, Proceedings ICT 2007. Jeju. 82 (2007) (https://doi.org/10.1109/ICT.2007.4569429).
Yu Pan, Umut Aydemir, Jann A. Grovogui, Ian T. Witting, Riley Hanus, Yaobin Xu, Jinsong Wu, Chao-Feng Wu, Fu-Hua Sun, Hua-Lu Zhuang, Jin-Feng Dong, Jing-Feng Li, Vinayak P. Dravid, G. Jeffrey Snyder, Adv. Mater. 2018. 1802016, 1 (2018) (https://doi.org/10.1002/adma.201802016).
H.J Goldsmid, Materials 7, 2577 (2014) (https://doi.org/10.3390/ma7042577).
B.M. Goltsman, B.A. Kudinov, I.A. Smirnov, Semiconductor Thermoelectric Materials Based on Bi2Te3 (Nauka, Moskow, 1972).
D. Freik, T. Parashchuk, B. Volochanska, J. Cryst. Growth. 402, 90 (2014) (https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2014.05.005).
I.V. Horichok, L.I. Nykyruy, T.O. Parashchuk, S.D. Bardashevska, and M.A. Pylyponuk, Mod. Phys. Lett. B 30, 1650172 9 (2016) (https://doi.org/10.1142/S0217984916501724).
G. Chen, M.S. Dresselhaus, J.P. Fleurial, T. Cail lat, Int. Mater. Rev. 48, 45 (2003) (https://doi.org/10.1179/095066003225010182).
M.S. Dresselhaus, G. Chen, M.Y. Tang, R. Yang, L. Hohyun, D. Wang, R. Zhifeng, J.P. Fleurial, and P. Gogna, Adv. Mater. 19, 1043 (2007) (https://doi.org/10.1002/adma.200600527).
Y. Lan, A.J. Minnich, G. Chen, Z. Ren, Adv. Funct. Mater. 20, 357 (2010) (https://doi.org/10.1002/adfm.200901512).
G.S. Nolas, J. Sharp, H.J. Goldsmid, Thermoelectric Basic Principles and New Material Development (Springer, New York, 2001).
G.J. Snyder, E.S. Toberer. Complex thermoelectric materials. Nat. Mater. 7, 105 (2008) (https://doi.org/10.1142/9789814317665_0016).
T. Parashchuk, O. Kostyuk, L. Nykyruy, Z. Dashevsky, J. Mat. Chem. and Phys. 253, 123427 (2020) (https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.123427).
N. Bomshtein, G. G. Spiridonov, Z. Dashevsky, Y. Gelbstein, Journal of Electronic Materials 41. 1546 (2012) (https://doi.org/10.1007/s11664-012-1950-8).
T. Parashchuk, Z. Dashevsky, K. Wojciechowski, J. Appl. Phys. 125, 245103 (2019) (doi:10.1063/1.5106422).
K. Wojciechowski, T. Parashchuk, B. Wiendlocha, O. Cherniushok, Z. Dashevsky, J. Mat. Chem. C. 8, 13270 (2020) (https://doi.org/10.1039/D0TC03067H).
J. Jaklovszky, R. Ionescu, N. Nistor, A. Chiculit, Phys Status Solidi 7, 329 (1975) (https://doi.org/10.1002/pssa.2210270202).
Y. Lan Y, B. Poudel, Y. Ma, D. Wang, M.S. Dresselhaus, G. Chen, Z. Ren, Nano Lett. 9, 1419 (2009) (https://doi.org/10.1021/nl803235n).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
