Electrical Properties of Nanostructured Samples in a Solid Solution of Bi0.85Sb0.15, Doped with Tellurium

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The electrical properties of extruded bulk nanostructured samples of Bi0.85Sb0.15 solid solution samples doped with 0.0005 at.% of Te, with grain sizes of 200 μm, 38, 32, and 15 nm in the temperature range of 90– 300 K before and after optimal annealing. It was found that in these samples, texture plays a predominant role in the scattering of charge carriers at low temperatures, and the change in their electrical properties can be satisfactorily explained by the processes occurring in the structure of the samples during hot extrusion and post-extrusion heat treatment.

About the authors

M. M Tagiyev

Azerbaijan State Economic University

Email: mail_tagiyev@mail.ru
Baku, Azerbaijan

Kh. F Aliyeva

Abdullayev Institute of Physics, Ministry of Science and Education of the Republic of Azerbaijan

Baku, Azerbaijan

G. D Abdinova

Abdullayev Institute of Physics, Ministry of Science and Education of the Republic of Azerbaijan

Baku, Azerbaijan

References

  1. Сидоренко Н.А., Дашевский З.М. Эффективные кристаллы Bi-Sb для термоэлектрического охлаждения при температурах Т <= 180 K // ФТП. 2019. Т. 53. № 5. С. 693–697.
  2. Земсков В.С., Белая А.Д., Рослов С.А. и др. Термоэлектрические свойства твердых растворов Bi-Sb // Изв. АН СССР. Металлы. 1978. № 1. С. 73–76.
  3. Cho S., Divenere A., Wong G.K. Transport properties of Bi1-xSbx alloys thin films grown on CdTe (111) B // Phys. Rev. 1999. V. 59. № 16. P. 10691–10696. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.59.10691
  4. Redko N.A., Kagan V.D., Rodinov A.N. et al. Magnetic field effects on the phonon thermal electromotive force in Bi-Sb semiconducting alloys // J. Exp. Theor. Phys. 2003. V. 97. № 1. P. 116–126. https://doi.org/10.1134/1.1600803
  5. Lukyanova L.N., Kutasov V.A., Papov V.V. et al. Galvanomagnetic and thermoelectric properties n-type solid solutions based on Bi- and Sb chalcogenides // Phys. Solid State. 2006. V. 48. № 4. P. 647–653. https://doi.org/10.1134/S1063783406040068
  6. Tagiyev M.M., Abdullayeva I.A. Influence of gamma radiation on magnetoelectric properties of solid solution Bi85Sb15 modified ZrO2 // uNEC J. Eng. Appl. Sci. 2021. V. 1. № 1. P. 12–21.
  7. Desai C.F., Maunik Jani, Soni P.H. et al. Vickers microhardness of Bi1−xSbx (x = 0.05–0.30) // J. Mater. Sci. 2009. V. 44. № 13. P. 3504–3507. https://doi.org/10.1007/s10853-009-3470-3
  8. Cao Y.Q., Zhu. T.J., Zhao X.B. et al. Nanostructuring and improved performance of ternary Bi–Sb–Te thermoelectric materials // Appl. Phys. A: Mater. Sci. Proc. 2008. V. 92. № 2. P. 321–324. https://doi.org/10.1007/s00339-008-4518-y
  9. Bulat L.P., Drabkin I.A., Karatayev V.V. et al. Structure and transport properties of bulk nanothermoelectrics based on BixSb2−xTe3 fabricated by SPS method // J. Electron. Mater. 2013. V. 42. № 7. P. 2110–2113. https://doi.org/10.1007/s11664-013-2536-9
  10. Tagiyev M.M., Abdinova G.D. Electrical and heat properties of bulk nanostructured samples of Bi85Sb15 solid solution // Intern. Conf. Modern Trends in Physics (MTP). Baku: State univ., 2019. P. 121–124.
  11. Bose R.S.C., Sheoran V., Vaishnavi P.S.H. et al. Anisotropic thermoelectric transport in textured Sb1.5Bi0.5Te3 nanomaterial synthesized by facile bottom-up physical process // J. Alloys Compd. 2021. V. 859. P. 157828. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157828
  12. Бублик В.Т., Драбкин И.А., Каратаев В.В. и др. Объемный наноструктурированный термоэлектрический материал на основе (Bi,Sb)2Te3, полученный методом искрового плазменного спекания (SPS) // Термоэлектрики и их применения. СПб.: ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 2013. C. 23–28.
  13. Булат Л.П., Освенский В.Б., Пшенай-Северин Д.А. Влияние распределения зерен по размерам на решеточную теплопроводность наноструктурированных материалов на основе Bi2Te3-Sb2Te3 // ФТТ. 2013. T. 55. № 12. C. 2323–2330.
  14. Poudel B., Hao Q., Ma Yi et al. High-thermoelectric performance of nanostructured bismuth antimony telluride bulk alloys // Science. 2008. V. 320. № 5876. P. 634–638. https://doi.org/10.1126/science.1156446
  15. Поленок Е.Д., Берт Н.А., Иванов А.А. и др. Формирование квазидвумерных слоев наночастиц висмута в эпитаксиальных пленках арсенида галлия // ФТТ. 2024. Т. 66. Вып. 9. С. 1514–1519. https://doi.org/10.61011/FTT.2024.09.58774.183
  16. Лукьянова Л.Н., Макаренко И.В., Самунин А.Ю. и др. Исследование поверхности в нанокомпозитных термоэлектриках на основе халькогенидов висмута и сурьмы методами сканирующей туннельной спектроскопии и атомно-силовой микроскопии // ФТТ. 2024. Т. 66. Вып.11. С. 1864–1870. https://doi.org/10.61011/FTT.2024.11.59319.209
  17. Иванова Л.Д. Термоэлектрические материалы для различных температурных уровней // ФТП. 2017. Т. 51. Вып. 7. С. 948–951. https://doi.org/10.21883/FTP.2017.07.44650.36
  18. Булат Л.П., Драбкин И.А., Освенский В.Б. и др. О термоэлектрических свойствах объемных наноструктур // Термоэлектрики и их применения. СПб.: ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 2008. C. 39–43.
  19. Булат Л.П., Пшенай-Северин Д. Влияние туннелирования на термоэлектрическую эффективность объемных наноструктурированных материалов // ФТТ. 2010. Т. 52. Bып. 3. C. 452–458.
  20. Zhi-Lei Wang, Takehiro Araki, Tetsuhiko Onda. Effect of annealing on microstructure and thermoelectric properties of hot-extruded Bi–Sb–Te bulk materials // J. Mater. Sci. 2018. V. 53. № 12. P. 9117–9130. https://doi.org/10.1007/s10853-018-2211-x
  21. Юрьев В.А., Чуйко А.Г., Калинин Ю.Е. и др. Влияние термической обработки на термоэлектрические и механические свойства твердого раствора Bi0.5Sb1.5Te3 p-типа проводимости, полученного методом экструзии // ФТП. 2024. T. 58. Вып. 2. С. 63–67. https://doi.org/10.61011/FTP.2024.02.57870.14T
  22. Лаврентьев М.Г., Освенский В.Б., Пивоваров Г.И. и др. Механические свойства твердых растворов (Bi, Sb)2Te3, полученных направленной кристаллизацией и искровым плазменным спеканием // Письма в ЖТФ. 2016. T. 42. Вып. 2. С. 96–103.
  23. Mikio Koyano, Masanori Yamanouchi. Electronic properties of in homogeneous Bi-Sb-Ni composite alloys // J. Phys.: Conf. Ser. 2009. V. 150. № 5. P. 052128. https://doi.org/10.1088/1742-6596/150/5/052128
  24. Gadenin M.M. Computational and experimental analysis of resistance to low-cycle deformation of heat-resistant alloy // Inorg. Mater. 2023. V. 59. P. 1565–1570. https://doi.org/10.1134/S0020168523150049
  25. Julian H. Goldsmid. Bismuth Telluride and its alloys as materials for thermoelectric generation // Materials. 2014. V. 7. № 4. P. 2577–2592. https://doi.org/10.3390/ma7042577
  26. Тагиев М.М., Абдинова Г.Д., Бархалов Б.Ш. Экструдированный материал на основе Bi0.85Sb0.15 для термоэлектрических преобразователей // Изв. вузов. Физика. 2021. T. 64. № 9. С. 11–16. https://doi.org/10.17223/00213411/64/9/11
  27. Тагиев М.М., Абдинова Г.Д., Абдуллаева И.А. Теплопроводность объемных наноструктурированных образцов твердого раствора Bi85Sb15 // Изв. вузов. Физика. 2021. T. 64. № 10. С. 91–97.
  28. Тагиев M.M. Влияние размеров зерен и примеси свинца на термоэлектрические свойства экструдированных образцов твердого раствора Bi0.85Sb0.15 // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 2. С. 119–124. https://doi.org/10.31857/S0002337X21020135
  29. Прокошин В.И., Маскалик В.И., Анищик В.М. Изменение электрически и гальваномагнитных свойств монокристаллов висмута при пластической деформации // Полуметаллы и полупроводники с узкими запрещенными зонами. Львов: Изд. Лвовского гос. ун-та, 1973. C. 122–124.
  30. Алиева Т.Д., Абдинов Д.Ш., Салаев Э.Ю. Влияние обработки поверхностей термоэлектрических материалов на свойства термоэлементов, изготовленных из твердых растворов систем Bi2Te3–Bi2Se3 и Bi2Te3–Sb2Te3 // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1981. Т. 17. № 10. С. 1773–1776.
  31. Охотин А.С., Пушкарский А.С., Боровикова Р.П. и др. Методы измерения характеристик термоэлектрических материалов и преобразователей. М.: Наука, 1974. 168 с.
  32. Тагиев M.М. Влияние размеров зерен и термообработки на магнито-термоэлектрические свойства экструдированных образцов твердого раствора Bi85Sb15 // Термоэлектрики и их применения. СПб.: ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 2000. С. 137–141.
  33. Tagiyev M.M., Aliyeva Kh.F., Piriyeva T.I., Jafarova S.Q. Anisotropic thermoelctrics based on extruded samples of Bi0.85Sb0.15 solid solution doped with tellurium // ISuDEF National aviation academy. Baku. 2024. https://doi.org/10.30546/2224.978-9952-582-04-8
  34. Земсков В.С., Бородин П.Г., Белая А.Д., Рослов С.А. Явления переноса в висмуте и твердых растворах висмут-сурьма. ВИНИТИ. М.: ИМЕТ, 1978. 52 с.
  35. Salawu Y.A., Sasaki M., Yang M., Wang et al. Nontrivial Berry’s phase and exotic quantum phenomena in the vicinity of the quantum limit in the three-dimensional Dirac system Bi0.97Sb0.03 // Mater. Sci. Eng. B. 2022. V. 286. P. 116079. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2022.116079
  36. Булат Л.П., Драбкин И.А., Каратаев В.В. и др. Энергетическая фильтрация носителей тока в наноструктурированном материале на основе теллурида висмута // ФТТ. 2011. Т. 53. № 1. С. 29–34.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).