Periodic nanostructures induced by point defects in Pb1-xSnxTe

Я. Салій; Л. Никируй; Г. Цемпура; О. Сорока; Т. Паращук; І. Горічок

doi:10.15330/pcss.24.1.70-76

Автор(и)

Я. Салій Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна
Л. Никируй Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна
Г. Цемпура Технічний університет AGH ім. С.Сташица, Краків, Польща
О. Сорока Івано-Франківський національний медичний університет, Івано-Франківськ, Україна
Т. Паращук Технічний університет AGH ім. С.Сташица, Краків, Польща
І. Горічок Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.24.1.70-76

Ключові слова:

точкові дефекти, наноструктури, PbSnTe

Анотація

Тверді розчини на основі телуридів свинцю та олова є відмінними кандидатами для створення віток p-типу провідності модулів термоелектричного генератора. Дослідження їх мікроструктурних властивостей є важливим питанням, оскільки дозволяє ефективно змінювати їхні електронні властивості та перенесення тепла. У даній роботі показано експериментальні залежності розподілу компонентів Pb_1-xSn_xTe, які ідентифіковані як періодичні наноструктури із амплітудою λ ≈ 50-500 нм. Спостережувана періодичність пояснюється генерацією та рекомбінацією точкових дефектів внаслідок дифузійних процесів під час синтезу, спікання та відпалу зразків. Запропоновано модель, що описує утворення таких неоднорідностей у потрійних сполуках Pb_1-xSn_xTe під час ізотермічного відпалу.

Посилання

I.V. Horichok, V.V. Prokopiv, R.I. Zapukhlyak, O.M. Matkivskyj, T.O. Semko, I.O. Savelikhina, T.O. Parashchuk, Effects of oxygen interaction with PbTe surface and their influence on thermoelectric material properties, J. Nano- Electron. Phys., 10(5) 05006 (2018); https://doi.org/10.21272/jnep.10(5).05006.

T. Parashchuk, I. Horichok, A. Kosonowski, O. Cherniushok, P. Wyzga, G. Cempura, A. Kruk, K.T. Wojciechowski, Insight into the transport properties and enhanced thermoelectric performance of n-type Pb1-xSbxTe, J. Alloys Compd. 860, 158355 (2021); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158355.

R. Knura, T. Parashchuk, A. Yoshiasa, K.T. Wojciechowski, Evaluation of the double-tuned functionally graded thermoelectric material approach for the fabrication of n-type leg based on Pb0.75Sn0.25Te, Appl. Phys. Lett. 119, 223902 (2021); https://doi.org/10.1063/5.0075126.

T. Parashchuk, L. Chernyak, S. Nemov, Z. Dashevsky, Influence of Deformation on Pb1-xInxTe1-yIy and Pb1-x-ySnxInyTe Films, Phys. Status Solidi B, 18, 1 (2020); https://doi.org/10.1002/pssb.202000304.

I.V. Horichok, M.O. Galushchak, O.M. Matkivskyj, I.P. Yaremij, R.Ya. Yavorskyj, V.S. Blahodyr, O.I. Varunkiv, T.O Parashchuk, Thermoelectric Properties of Nanostructured Materials Based on Lead Telluride, J. Nano- Electron. Phys. 9(5), 05022 (2017); https://doi.org/10.21272/jnep.9(5).05022.

B. Naidych, T. Parashchuk, I. Yaremiy, M. Moyseyenko, O. Kostyuk, O. Voznyak, Z. Dashevsky & L. Nykyruy, Structural and Thermodynamic Properties of Pb-Cd-Te Thin Films: Experimental Study and DFT Analysis, Journal of Elec. Mater., 50, 580 (2021); https://doi.org/10.1007/s11664-020-08561-5.

Taras Parashchuk, Bartlomiej Wiendlocha, Oleksandr Cherniushok, Rafal Knura, and Krzysztof Wojciechowski, High Thermoelectric Performance of p-Type PbTe Enabled by the Synergy of Resonance Scattering and Lattice Softening, ACS Appl. Mater. Interfaces, 13, 41, 49027 (2021); https://doi.org/10.1021/acsami.1c14236.

L. Nykyruy, M. Ruvinskiy, E. Ivakin, O. Kostyuk, I. Horichok, I. Kisialiou, Y. Yavorskyy, A. Hrubyak, Low-dimensional systems on the base of PbSnAgTe (LATT) compounds for thermoelectric application, Physica E: Low-dimensional systems and nanostructures, 106, 10-18 (2019); https://doi.org/10.1016/j.physe.2018.10.020.

E.I. Rogacheva, O.N. Nashchekina, Y.O. Vekhov, M.S. Dresselhaus, S.B. Cronin, Effect of thickness on the thermoelectric properties of PbS thin films, Thin solid films, 423, 115 (2003); https://doi.org/10.1016/S0040-6090(02)00968-9.

E.I. Rogacheva, T.V. Tavrtna, O.N. Nashchekina, S.N. Grigorov, K.A. Nasedkin, Quantum size effects in PbSe quantum wells, Applied Physics Letters, 80(15). 2690 (2002); https://doi.org/10.1063/1.1469677.

E.I. Rogacheva, O.N. Nashchekina, S.N. Grigorov, M.S. Dresselhaus, S.B. Cronin, Oscillatory behavior of the transport properties in PbTe quantum wells, Institute of Physics Publishing. Nanotechnology, 14, 53 (2003); https://doi.org/10.1088/0957-4484/14/1/313.

A.S. Vasin, M.I. Vasilevsky, Simulation of diffusion instability of a mercury atomic distribution in the cadmium-mercury-tellurium alloy, Phys. Solid State, 48, 37 (2006); https://doi.org/10.1134/S1063783406010082.

R. Knura, T. Parashchuk, A. Yoshiasa, K. T. Wojciechowski, Origins of Low Lattice Thermal Conductivity of Pb1−xSnxTe Alloys for Thermoelectric Applications. Dalt. Trans. 50 (12), 4323 (2021); https://doi.org/10.1039/d0dt04206d.

Y.P. Saliy, R.S. Yavorskyi, The redistribution modeling of implanted impurity stimulated by vacancies, Materials Today: Proceedings, 35, 576 (2021); https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.11.017.

M.I. Vasilevskiy and E.V. Anda, Diffusion instability of homogeneous distribution of mercury in cadmium mercury telluride, Semicond. Sci. Technol. 10, 157 (1995); https://doi.org/10.1088/0268-1242/10/2/006

Krzysztof T. Wojciechowski, Taras Parashchuk, Bartlomiej Wiendlocha, Oleksandr Cherniushok, and Zinovi Dashevsky, Highly efficient n-type PbTe developed by advanced electronic structure engineering, J. Mater. Chem. C, 8, 13270 (2020); https://doi.org/10.1039/D0TC03067H.

Y.I. Ravich, B.A. Efimova, I.A. Smirnov, Semiconducting Lead Chalcogenides, Springer US, 1970. https://doi.org/10.1007/978-1-4684-8607-0.