ФАЗОВА СТАБІЛЬНІСТЬ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ ТОНКИХ ПЛІВОК ZnSb-SnTe

Abstract

У статті теоретично досліджено фазову стабільність тонких плівок псевдобінарних напівпровідникових сплавів ZnSb-SnTe. Отримані T – x фазові  діаграми дозволили передбачити існування широкого інтервалу незмішуваності. Врахування малих внутрішніх напружень та впливу кварцової підкладки не призвело до істотних змін фазової діаграми залежно від товщини плівки. Показано, що процеси спінодального розпаду, спричинені відпалом при T = 225 °C у сплавах (ZnSb)_1-х (SnTe) _х при x = 0.27, призводять до мікроструктурної еволюції з утворенням виділень металевої фази SnSb. Цей факт добре узгоджується з експериментальними дослідженнями розглянутих тонких плівок і є причиною різкого зростання коефіцієнта потужності  до 3383 мкВт м^-1 К ^-1 при 300 °C. Описані процеси рекристалізації є основним механізмом високих термоелектричних характеристик  цього матеріалу.

The article theoretically studies the phase stability of thin films of pseudobinary semiconductor alloys ZnSb–SnTe. The obtained T – x phase diagrams made it  possible to predict the existence of a wide miscibility gap. Taking into account small internal stresses and the influence of the quartz substrate did not lead to  significant changes in the phase diagram depending on the film thickness. It has been shown that spinodal decomposition processes caused by annealing at T  = 225°C in (ZnSb) 1-х (SnTe) х alloys at x = 0.27 lead to microstructural evolution with the formation of precipitates of the SnSb metal phase. This fact is in good agreement with the experimental studies of the thin films considered and is the reason for the sharp increase in the power factor to 3383 μW m^-1 K^-1 at 300°C. The described recrystallization processes are the main mechanism for the high thermoelectric characteristics of this material.