Особливості структурних, енергетичних та електрокінетичних властивостей напівпровідникового термоелектричного матеріалу TiNi1-xAgxSn
DOI:
https://doi.org/10.63527/1607-8829-2025-3-18-28Ключові слова:
термоелектричний матеріал, напівпровідник, електронна структура, електроопір, коефіцієнт термо-ерсАнотація
Досліджено структурні, електрокінетичні та енергетичні властивості напівпровідникового термоелектричного матеріалу TiNi1-xAgxSn, отриманого легуванням сполуки ТіNiSn атомами Ag. Встановлено природу генерованих енергетичних станів та механізмів електропровідності. Показано, що за різних концентрацій атоми Ag (3d105s1) можуть займати різні кристалографічні позиції, генеруючи структурні дефекти акцепторної та донорної природи. За концентрацій TiNi1-xAgxSn, х=0–0.02, атоми Ag переважно заміщають у позиції 4c атоми Sn (4d105s25p2), генеруючи в забороненій зоні eg акцепторні стани εАAg(Sn). За більших концентрацій, х˃0.02, атоми Ag заміщають у позиції 4d атоми Ni (3d84s2), генеруючи структурні дефекти донорної природи та відповідні енергетичні стани εDAg(Ni). Співвідношення концентрацій генерованих донорів та акцепторів визначає положення рівня Фермі εF. Проведені дослідження дозволили ідентифікувати механізми електропровідності для визначення параметрів синтезу термоелектричного матеріалу TiNi1-xAgxSn з максимальною ефективністю перетворення теплової енергії в електричну. Показано, що напівпровідниковий твердий розчин TiNi1-xAgxSn є перспективним термоелектричним матеріалом.
Посилання
1. Anatychuk, L. I. (1998). Thermoelectricity. Physics of thermoelectricity (Vol. 1, 376 p.). Institute of Thermoelectricity.
2. Romaka, V. A., Stadnyk, Yu. V., Romaka, V. V., Fruchart, D., Gorelenko, Yu. K., Chekurin, V. F., & Horyn, A. M. (2007). Features of electrical conductivity in the n-ZrNiSn intermetallic semiconductor heavily doped with the In acceptor impurity. Semiconductors, 41(9), 1041–1047. https://doi.org/10.1134/S1063782612070172
3. Roisnel, T., & Rodriguez-Carvajal, J. (2001). WinPLOTR: A windows tool for powder diffraction patterns analysis. Materials Science Forum, 378–381, 118–123. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.378-381.118
4. Schruter, M., Ebert, H., Akai, H., Entel, P., Hoffmann, E., & Reddy, G. G. (1995). First-principles investigations of atomic disorder effects on magnetic and structural instabilities in transition-metal alloys. Physical Review B, 52(1), 188–209. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.52.188
5. Moruzzi, V. L., Janak, J. F., & Williams, A. R. (1978). Calculated electronic properties of metals (348 p.). Pergamon Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-022705-4.50002-8
6. Marazza, R., Ferro, R., & Rambaldi, G. (1975). Some phases in ternary alloys of titanium, zirconium, and hafnium, with a MgAgAs or AlCu₂Mn type structure. Journal of the Less Common Metals, 39, 341–345. https://doi.org/10.1016/0022-5088(75)90207-6
7. Romaka, V. A., Rogl, P., Romaka, V. V., Hlil, E. K., Stadnyk, Yu. V., & Budgerak, S. M. (2011). Features of a priori heavy doping of the n-TiNiSn intermetallic semiconductor. Semiconductors, 45(7), 879–885. https://doi.org/10.1134/S1063782611070190
8. Shklovskii, B. I., & Efros, A. L. (1984). Electronic properties of doped semiconductors (388 p.). Springer-Verlag. https://doi.org/10.1007/978-3-662-02403-4
9. Mott, N. F., & Davis, E. A. (2012). Electron processes in non-crystalline materials (590 p.). Clarendon Press. https://doi.org/10.1002/crat.19720070420
10. Romaka, V. A., Stadnyk, Yu. V., Akselrud, L. G., Romaka, V. V., Fruchart, D., Rogl, P., Davydov, V. N., & Gorelenko, Yu. K. (2008). Mechanism of local amorphization of a heavily doped Ti₁₋ₓVₓCoSb intermetallic semiconductor. Semiconductors, 42(7), 753–760. https://doi.org/10.1134/S1063782608070014
