Оптимізація властивостей нового термоелектричного матеріалу, отриманого легуванням напівпровідника n-Ti1-xNbxNiSn атомами Sb
DOI:
https://doi.org/10.63527/1607-8829-2025-4-41-52Ключові слова:
термоелектричний матеріал, напівпровідник, електронна структура, електроопір, коефіцієнт термо-ерс, термоелектрична добротністьАнотація
Досліджено структурні, електрокінетичні та енергетичні властивості нового термоелектричного матеріалу n-Ti1-xNbxNiSn1-ySby, х=0.01–0.02, у=0–0.03, отриманого легуванням напівпровідника n-Ti1-xNbxNiSn атомами Sb (4d105s25p3) шляхом заміщення атомів Sn (4d105s25p2). Встановлено природу генерованих енергетичних станів та механізмів електропровідності. Показано, що за різних концентрацій атомів Sb у кристалографічній позиції 4c генеруються структурні дефекти донорної природи, а в забороненій зоні eg напівпровідника – відповідні їм енергетичні стани εDSb(Sn). Оптимізація властивостей твердого розчину n-Ti1-xNbxNiSn шляхом легування напівпровідника n-типу провідності донорною домішкою приводить до зменшення ступеню компенсації та відповідає умовам досягнення максимальної ефективності перетворення теплової енергії в електричну. Отримано новий напівпровідниковий термоелектричний матеріал n-Ti1-xNbxNiSn1-ySby з високими значеннями термоелектричної потужності.
Посилання
1. Romaka V.A., Stadnyk Yu.V., Romaka L.P., Horyn A.M., Romaka V.V., Haraniuk P.I. (2025). Research of Thermoelectric Material Ti1-xNbxNiSn, Journal of Thermoelectricity, №1, 5–15.
DOI: 10.63527/1607-8829-2025-1-5-15.
2. 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), 850–856. DOI: https://doi.org/10.1134/S1063782611070190.
3. Anatychuk L.I. (1998). Thermoelectricity. Physics of thermoelectricity, Institute of Thermoelectricity, Kyiv, Chernivtsi, Vol. 1, 376 p.
4. Romaka V.A., Fruchart 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.
5. Akselrud L., Grin Yu. (2014). WinCSD: software package for crystallographic calculations (Version 4). J. Appl. Crystallogr., 47, 803805. https://doi.org/10.1107/S1600576714001058.
6. 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.
7. 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.
8. 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).
9. 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.
10. 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.
11. Romaka V.A., Rogl P., Stadnyk Yu.V., Hlil E.K., Romaka V.V., Horyn A.M. (2012). Features of Conductivity of the Intermetallic Semiconductor n-ZrNiSn Heavily Doped with a Bi Donor Impurity, Semiconductors, 46 (7), 887–893. DOI: 10.1134/S1063782612070172.
