Дослідження термоелектричного матеріалу Ti1-xNbxNiSn
DOI:
https://doi.org/10.63527/1607-8829-2025-1-5-15Ключові слова:
термоелектричний матеріал, термоелектрична добротність, електронна структура, електроопір, коефіцієнт термоЕРСАнотація
Досліджено структурні, кінетичні, енергетичні та магнітні властивості напівпровідникового термоелектричного матеріалу Ti1-xNbxNiSn, отриманого легуванням n-ТіNiSn атомами Nb. Показано, що атоми Nb (4d45s1) одночасно займають різні кристалографічні позиції, генеруючи структурні дефекти донорної та акцепторної природи. За концентрацій Ti1-xNbxNiSn, х=0–0.04, атоми Nb переважно заміщають у позиції 4а присутні там атоми Ti (3d24s2) та Ni (3d84s2), генеруючи в забороненій зоні eg відповідно донорні та акцепторні стани. За більших концентрацій, х˃0.04, атоми Nb заміщають лише атоми Ті, генеруючи структурні дефекти та енергетичні стани донорної природи. Показано, що напівпровідниковий твердий розчин Ti1-xNbxNiSn є перспективним термоелектричним матеріалом, а за Т≈650 К та концентрації Ti0.99Nb0.01NiSn ZT=0.76. Проведені дослідження дозволили ідентифікувати механізми електропровідності для визначення умов синтезу термоелектричних матеріалів Ti1-xNbxNiSn з максимальною ефективністю перетворення теплової енергії в електричну
Посилання
1. Anatychuk L.I. (1998). Thermoelectricity. Physics of thermoelectricity, Institute of Thermoelectricity, Kyiv, Chernivtsi, Vol. 1, 376 p.
2. Romaka V.A., Frushart D., Stadnyk Yu.V., Tobola J., Gorelenko Yu.K., Shelyapina M.G., Romaka L.P., Chekurin V.F. (2006). Conditions for attaining the maximum values of thermoelectric power in intermetallic semiconductors of the MgAgAs structural type. Semiconductors, 40 (11), 1275 – 1281. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063782606110054.
3. Marazza R., Ferro R., Rambaldi G. (1975). Some phases in ternary alloys of titanium, zirconium, and hafnium, with a MgAgAs or AlCu2Mn type structure. J. Less-Common Met., 39, 341 – 345. (DOI: https://doi.org/10.1016/0022-5088(75)90207-6).
4. Romaka V.A., Shelyapina M.G., Gorelenko Yu.K., Frushart D., Stadnyk Yu.V., Romaka L.P., Chekurin V.F. (2006). Special Features of Conductivity Mechanisms in Heavily Doped n-ZrNiSn Intermetallic Semiconductors. Semiconductors, 40 (6), 655 – 661. (DOI: https://doi.org/10.1134/S106378260606008X).
5. 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. (DOI: https://doi.org/10.1134/S1063782607090072).
6. 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. (DOI: 10.1134/S1063782608070014).
7. Romaka V.A., Rogl P., Romaka V.V., Hlil E.K., Stadnyk Yu.V., and Budgerak S.M. (2011). Features of a priori Heavy Doping of the n-TiNiSn Intermetallic Semiconductor. Semiconductors, 45 (7), 879 – 885. DOI: 10.1134/S1063782611070190.
8. Roisnel T., Rodriguez-Carvajal J. (2001). WinPLOTR: a windows tool for powder diffraction patterns analysis, Mater. Sci. Forum, Proc. EPDIC7 378 – 381, 118 – 123. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.378-381.118.
9. 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. Phys. Rev. B, 52, 188 – 209. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.52.188.
10. Moruzzi V.L., Janak J.F., Williams A.R. (1978). Calculated electronic properties of metals. Pergamon Press, NY, 348 р. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-08-022705-4.50002-8.
11. Shklovskii B.I. and Efros A.L. (1984). Electronic properties of doped semiconductors. Berlin, Heidelberg, NY, Tokyo, Springer-Verlag, 388 p. DOI: 10.1007/978-3-662-02403-4.
12. Mott N.F. and Davis E.A. (2012). Electron processes in non-crystalline materials. Oxford, Clarendon Press, 590 p. DOI: https://doi.org/10.1002/crat.19720070420.
