ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ С НИЗКОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬЮ НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЙ В СИСТЕМЕ PbSe – Bi2Se3
Резюме:
Resume:
Проведен рентгенофазовый анализ (РФА) сплавов системы PbSe – Bi2Se3, а также измерены, коэффициент термо-ЭДС, электро- и теплопроводность при комнатной температуре и в интервале температур 80 – 350 К тройных слоистых соединений: Pb5Bi6Se14, Pb5Bi12Se23, Pb5Bi18Se32 и сплавов твердых растворов на основе PbSe. Для тройных соединений характерна низкая решеточная теплопроводность, связанная с эффективным рассеянием фононов на потенциальных барьерах на границах между слоевыми фрагментами [(PbSe)5] и [(Bi2Se3)3], характерными для структуры этих соединений. В пределах области твердого раствора на основе PbSe построены концентрационные зависимости коэффициента термо-ЭДС, электро- и теплопроводности при 300 К. Выявлены две области составов сплавов, различающихся по термоэлектрическим свойствам и микротвердости. При небольшом содержании Bi2Se3 (до 5 – 7 мол.%) для этих сплавов характерна низкая решеточная теплопроводность и высокая микротвердость При большем содержании Bi2Se3 (> 7 мол.%) характер свойств изменяется: решеточная теплопроводность возрастает, а микротвердость понижается. Предполагается, что это различие в свойствах связано с разными механизмами разупорядочения кристаллической решетки твердого раствора при изменении содержания Bi2Se3.
Ключевые слова: термоэлектрические свойства, система PbSe – Bi2Se3, кристаллическая структура, слоистые халькогениды, микротвердость, термоэлектрические материалы.
№ 3 – 2011
Авторы:
Authors:
В. С. Земсков, Л. Е. Шелимова, П. П. Константинов, Е. С. Авилов, М. А. Кретова, И. Ю. Нихезина. E-mail: shelimov@imet.ac.ru.
THERMOELECTRIC MATERIALS WITH LOW THERMAL CONDUCTIVITY BASED ON PbSe-Bi2Se3 SYSTEM COMPOUNDS
Резюме:
Resume:
The alloys of PbSe – Bi2Se3 system have been investigated by X-ray diffraction and by measurements of Seebeck coefficient, electrical conductivity and thermal conductivity at 300 K and in the temperature range 80 – 350 K for ternary layered compounds: Pb5Bi6Se14, Pb5Bi12Se23, Pb5Bi18Se32 and the alloys PbSe-based solid solution. The ternary compounds are characterized by low lattice thermal conductivity what is related to effective phonon scattering by the potential barriers at the boundaries between the [(PbSe)5] and [(Bi2Se3)3] layered slabs in the structures of these compounds. In the limits of PbSe-based solid solutions, the concentration dependencies of Seebeck coefficient, electrical conductivity and thermal conductivity have been constructed at 300 K. Two ranges of the compositions have been revealed in the limits of PbSe-based solid solutions which are different for the thermoelectric properties and microhardness. Low lattice thermal conductivity and high microhardness values are characteristic for small concentration of Bi2Se3 compound (less than 7 mol %). At the high Bi2Se3 content (> 7 mol. %), the character of the properties is changed: lattice thermal conductivity increases and microhardness decreases. It is suggested that the difference in the properties is related to the different mechanism of disorder of the solid solution crystal structure at changing Bi2Se3 content.
Keywords: thermoelectric properties, PbSe-Bi2Se3 system, crystal structure, layered chalcogenides, microhardness, thermoelectric materials.
№ 3 – 2011
Авторы:
Authors:
V. S. Zemskov, L. E. Shelimova, P. P. Konstantinov, E. S. Avilov, M. A. Kretova, I. Yu. Nikhezina E-mail: shelimov@imet.ac.ru.