Thermoelectric Properties of an Extruded ZrO2-Modified Bi0.85Sb0.15 Solid Solution

M. M. Tagiyev; Тагиев М. М.; I. A. Abdullayeva; Абдуллаева И. А.; G. D. Abdinova; Абдинова Г. Д.; Kh. F. Aliyeva; Алиева Х. Ф.

doi:10.31857/S0002337X2308016X

Термоэлектрические свойства экструдированного образца твердого раствора Bi_0.85Sb_0.15, модифицированного ZrО₂

Авторы: Тагиев М.М.¹^,2, Абдуллаева И.А.³, Абдинова Г.Д.⁴, Алиева Х.Ф.⁴
Учреждения:
1. Азербайджанский государственный экономический университет
2. Институт физики им Г.Б. Абдуллаева Министерства науки и образования Азербайджанской Республики
3. Институт радиационных проблем Министерства науки и образования Азербайджанской Республики
4. Институт физики им Г.Б. Абдуллаева Министерства науки и образования Азербайджанской Республики
Выпуск: Том 59, № 8 (2023)
Страницы: 839-846
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/231959
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X2308016X
EDN: https://elibrary.ru/TYNTUS
ID: 231959

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Исследованы электропроводность (σ), коэффициенты термо-ЭДС (α), Холла (R_X) и теплопроводности (κ) немодифицированных и модифицированных 0.5 мас. % ZrO₂ экструдированных образцов твердого раствора Bi_0.85Sb_0.15 в интервале ~77–300 К при напряженности магнитного поля до ~74 × 10⁴ А/м. Выяснено, что при введении в Bi_0.85Sb_0.15 0.5 мас. % ZrO₂ фононная часть теплопроводности при ~77 К уменьшается, что приводит к повышению добротности (Z) до ~6.4 × 10^–3 К^–1 материала, применение которого значительно улучшает параметры низкотемпературных термоэлектрических преобразователей на его основе. При ~77 К в немодифицированных и модифицированных ZrO₂ образцах твердого раствора Bi_0.85Sb_0.15 тепло переносится в основном колебаниями решетки.

Ключевые слова

экструзия, твердый раствор, термоэлектрический материал, подвижность, модификатор

Список литературы

Немов С.А., Улашкевич Ю.В., Рулимов А.А., Демченко А.Е., Аллаххах А.А., Свешников И.В., Джафаров М. О зонной структуре Bi2Te3 // ФТП. 2019. Т. 53. Вып. 5. С. 608–611.
Булат Л.П., Драбкин И.А., Каратаев В.В., Освенский В.Б., Пшенай-Северин Д.А. Влияние рассеяния на границах на теплопроводность полупроводникового материала на основе твердого раствора BiхSb2–x Te3 // ФТТ. 2010. Т. 52. Вып. 9. С. 1712–1716.
Грабов В.М., Комаров В.А., Каблукова Н.С. Гальваномагнитные свойства тонких пленок висмута и сплавов висмут-сурьма на подложках с различными темпнературными расширением // ФТТ. 2016. Т. 58. Вып. 3. С. 605–611.
Mikio Koyano, Masanori Yamanouchi. Electronic Properties of İnhomogeneous Bi-Sb-Ni composite alloys // J. Phys.: Conf. Ser. 2009. V. 150. Part 5. P. 052128. https://doi.org/10.1088/1742-6596/150/5/052128
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
Банага М.П., Соколов О.Б., Бендерская Т.Э., Дудкин Л.Д., Иванова А.Б., Фридман И.И. Особенности структуры и термоэлектрических свойств экструзированных образцов Bi0.88Sb0.12 // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1986. Т. 22. № 4. С. 619–622.
Иванова Л.Д., Петрова Л.И., Гранаткина Ю.В., Земсков В.С., Соколов О.Б., Скипидаров С.Я., Дуванков Н.И. Экструдированные материалы для термоэлектрических охладителей // Неорган. материалы. 2008. Т. 44. № 7. С. 789–793.
Иванова Л.Д. Термоэлектрические материалы для различных температурных уровней // ФТП. 2017. Т. 51. Вып. 7. С. 948–951.
Тагиев М.М., Агаев З.Ф., Абдинов Д.Ш. Термоэлектрические свойства экструдированных образцов Bi85Sb15 // Неорган. материалы. 1994. Т. 30. № 3. С. 375–378.
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
Сидоренко Н.А., Дашевский З.М. Эффективные кристаллы Bi-Sb для термоэлектрического охлаждения при температурах Т ≤ 180 K // ФТП. 2019. Т. 53. Вып. 5. С. 693–697.
Иоффе А.Ф. Полупроводниковые термоэлементы. М.-Л.: Наука, 1960. 186 с.
Schwantz R.T. Thermoelectric and Galvanomagnit Measurements on (Bi2Te3)5 (Bi2Se3)1 (Sb2Te3)18 // J. Appl. Phys. 1967. V. 38. № 7. P. 2865–2870.
Rittner E.S. Comment on Theoretical Bound on the Thermoelectric Figure of Merit from Irrversible Thermodynamics // J. Appl. Phys. 1962. V. 33. P. 2654–2655.
Дик М.Г., Абдинов Д.Ш. Влияние модифицирования на подвижность дырок и теплопроводность экструдированных образцов твердых растворов системы Bi2Te3–Sb2Te3 // Изв.АН СССР. Неорган. матералы. 1988. Т. 24. № 8. С. 1290–1293.
Дубровина А.Н., Леонтьева Л.А., Дроздова Г.А. и др. Влияние второй фазы на деформации и рекристаллизацию сплавов на основе Bi2Te3 // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1981. Т. 17. № 4. С. 613–617.
Дубровина А.И., Казаков А.И. Высокотемпературная термообработка заготовок для экструзии // ИБ ППРВ ЭЭ. 1983. № 3 (113). С. 99–103.
Hicks L.D., Dresselhaus M.S. Effect of Quantum-Well Structures on Thermoelectric Figure of Merit // Phys. Rev. B. 1993. V. 47. № 19. P. 12727. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.47.12727
Равич Ю.И., Пшенай-Северин Д.А. Влияния подвижности на термоэлектрическую эффективность многослойных структур с квантомыми ямами // Термоэлектрики и их применения. С.-Пб. 1999. С. 11–14.
Тагиев М.М. Гальваномагнитные свойства твердых растворов Bi0.85Sb0.15, модифицированных ZrO2 // Неорган. материалы. 1999. Т. 35. № 9. С. 1042–1044.
Тагиев М.М., Абдуллаева И.А., Абдинова Г.Д. Влияние гамма-радиации на магнитотермоэлектрические свойства экструдированных образцов Bi0.85Sb0.15, модифицированных ZrO2 // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 6. С. 589–595. https://doi.org/10.31857/S0002337X22060148
Tagiyev M.M., Abdinova G.D. Electrical and Galvanomagnetic Properties of Extruded Samples of Bi0.85Sb0.15 Solid Solitions with Pb and Te Impurities // Russ. Phys. J. 2019. V. 61. № 11. P. 2135–2138.https://doi.org/10.1007/s11182-019-01647-6
Абдуллаева И.А., Абдинова Г.Д., Тагиев М.М., Бархалов Б.Ш. Влияние гамма-излучения на электрические свойства экструдированных образцов Bi0.85Sb0.15 〈Te〉 // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 9. С. 933–939. https://doi.org/10.31857/S0002337X21090013
Охотин А.С., Пушкарский А.С., Боровикова Р.П., Смирнов В.А. Методы измерения характеристик термоэлектрисеских материалов и преобразователей. М.: Наука, 1974. 168 с.
Tagiyev M.M., Abdullayeva I.A. Influence of Gamma Radiation on Magnetoelectric Properties of Extruded Samples of Solid Solution Bi85Sb15〈Te〉Modified ZrO2 // Int. J. Modern Phys. 2022. V. 36. № 18. 2250103 https://doi.org/10.1142/S021797922250103X
Самедов Ф.С., Тагиев М.М., Абдинов Д.Ш. Влияние отжига на электрические свойства экструдированных образцов твердого раствора Bi0.85Sb0.15 // Неорган. материалы. 1997. Т. 33. № 12. С. 1460–1462.
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.
Тагиев M.M., Агаев З.Ф., Абдинов Д.Ш. Теплопроводность Bi0.85Sb0.15, легированного теллуром // Неорган. материалы. 1994. Т. 30. № 6. С. 776–778.
Агаев З.Ф., Тагиев M.M., Абдинова Г.Д., Багиева Г.З., Абдинов Д.Ш. Теплопроводность экструдированных образцов Bi85Sb15 с примесями Gd и Pb // Неорган. материалы. 2008. Т. 44. № 2. С. 137–139.
Оскотский В.С., Смирнов И.А. Дефекты в кристаллах и теплопроводность. Л.: Наука, 1972. 160 с.
Киреев П.С. Физика полупроводников. М.: Высш. школа, 1975. 584 с.
Yamashita O., Odahara H. Effect of the Thickness of Bi-Te Compound and Cu Electrode on the Resultant Seebeck Coefficient in Touching Cu/Bi-Te/Cu Composites // J. Mater. Sci. 2007. V. 42. № 13. P. 5057–5067.