Features of the Electrical Conductivity Mechanisms of the New Semiconductor Thermoelectric Material Hf1-xScxNiSn

В.А. Ромака; Ю.В. Стадник; Л.П. Ромака; А.М. Горинь; В.В. Ромака; А.В. Зелінський

doi:10.63527/1607-8829-2026-3-5-18

Особливості механізмів електропровідності нового напівпровідникового термоелектричного матеріалу Hf1-xScxNiSn

Автор(и)

В.А. Ромака Національний університет “Львівська політехніка”, вул. С. Бандери, 12, Львів, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0002-2984-9513
Ю.В. Стадник Львівський національний університет ім. І. Франка, вул. Кирила і Мефодія, 6, Львів, 79005, Україна https://orcid.org/0000-0003-0692-2973
Л.П. Ромака Львівський національний університет ім. І. Франка, вул. Кирила і Мефодія, 6, Львів, 79005, Україна https://orcid.org/0000-0001-5793-4435
А.М. Горинь Львівський національний університет ім. І. Франка, вул. Кирила і Мефодія, 6, Львів, 79005, Україна https://orcid.org/0000-0003-3483-8808
В.В. Ромака Технічний університет Дрездена, Берг штрасе, 66, 01069 Дрезден, Німеччина https://orcid.org/0000-0002-6392-1355
А.В. Зелінський Львівський національний університет ім. І. Франка, вул. Кирила і Мефодія, 6, Львів, 79005, Україна https://orcid.org/0000-0001-8473-1174

DOI:

https://doi.org/10.63527/1607-8829-2026-3-5-18

Ключові слова:

термоелектричний матеріал, напівпровідник, електронна структура, електроопір

Анотація

Досліджено структурні, термодинамічні, енергетичні, електрокінетичні та магнітні властивості нового напівпровідникового термоелектричного матеріалу Hf_1-xSc_xNiSn, х=0–0.07, отриманого уведенням у структуру сполуки HfNiSn атомів Sc шляхом заміщення атомів Hf. Встановлено особливості трансформації кристалічної та електронної структур, а також природу генерованих енергетичних станів та механізмів електропровідності. Аналіз функції електронної густини на основі квантової теорії Р. Бейдера для сполук HfNiSn та Hf_0.75Sc_0.25NiSn підтвердив висновки експерименту, що в Hf_1-xSc_xNiSn генеруються лише структурні дефекти акцепторної природи та відповідні їм енергетичні стани. Високі значення питомої електропровідності та коефіцієнта термо-ерс відповідають умові максимальної ефективності перетворення теплової енергії в електричну, що робить Hf_1-xSc_xNiSn перспективним термоелектричним матеріалом.

Посилання

1. Romaka V.A., Pashkevych V.Z., Romaka L.P., Stadnyk Yu.V., Romaka V.V., Kovtun S.I., Horyn A.M. (2025). New thermoelectric materials based on half-Husler phases. Publishing House of Lviv Polytechnic National University, 628 p. DOI: https://ena.lpnu.ua/handle/ntb/111829.

2. Anatychuk L.I. (1998). Thermoelectricity. Physics of thermoelectricity, Institute of Thermoelectricity, Kyiv, Chernivtsi, Vol. 1, 376 p.

3. 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.

4. 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.

5. Bader R.F.W. (2008). Nearsightedness of Electronic Matter As Seen by a Physicist and a Chemist. J. Phys. Chem. A. 112 (51), 13717–13728. DOI: https://doi.org/10.1021/jp806282j.

6. Akselrud L., Grin Yu. (2014). WinCSD: software package for crystallographic calculations (Version 4). J. Appl. Crystallogr., 47, 803805. DOI: https://doi.org/10.1107/S1600576714001058.

7. Kresse G., Joubert D. (1999). From ultrasoft pseudopotentials to the projector augmented-wave method. Phys. Rev. B 59, 1758–1775. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.59.1758.

8. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. (1996). Generalized gradient approximation made simple. Phys. Rev. Lett. 77 (18), 3865–3868. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865.

9. Monkhorst H.J., Pack J.K. (1976). Special points for Brillouinzone integrations. Phys. Rev. B 13, 5188–5192. DOI: http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.13.5188.

Phys.: Codens. Matter. 1, 1941–1963. DOI: http://dx.doi.org/10.1088/0953-8984/1/11/002.

10. Romaka V.V., Rogl P., Romaka L., Stadnyk Yu., Grytsiv A., Lakh O., Krayovskii V. (2013). Peculiarities of structural disorder in Zr- and Hf-containing Heusler and half-Heusler stannides. Intermetallics, 35, 45-52. DOI: https://doi.org/10.1016/j.intermet.2012.11.022.

11. Romaka V.V., Romaka V.A., Stadnyk Y.V., Romaka L.P., Demchenko P.Y., Pashkevych V.Z., Horyn А.M. (2022). Feature of mechanisms of electrical conductivity in semiconductive solid solution Lu1-xScxNiSb. Ukr. J. Phys., 2022. Vol. 67 (5), 370-379. DOI. https://doi.org/10.15407/ujpe67.5.370.

12. Romaka V.A., Rogl P., Stadnyk Yu.V., Romaka V.V., Hlil E.K., Krayovskii V.Ya., Horyn A.M. (2012). Features of the Conduction Mechanisms of the n-HfNiSn Semiconductor Heavily Doped with the Co Acceptor Impurity. Semiconductors, 46 (9), 1106–1113. DOI: 10.1134/S1063782612090199.

13. 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.

##submission.downloads##

PDF (English)

Опубліковано

30.09.2026

Як цитувати

Ромака, В., Стадник, Ю., Ромака, Л., Горинь, А., Ромака, В., & Зелінський, А. (2026). Особливості механізмів електропровідності нового напівпровідникового термоелектричного матеріалу Hf1-xScxNiSn. Термоелектрика, (3), 5–18. https://doi.org/10.63527/1607-8829-2026-3-5-18