Термоэлектрическая эффективность фольг полуметаллических и полупроводниковых сплавов Bi₁₋xSbx
Экспериментально исследованы температурные зависимости теплопроводности χ(Т), электропроводности σ(Т) и термоэдс α(Т) в фольгах сплавов Bi₁₋xSbx в полуметаллическом и полупроводниковом состояниях в интервале температур 4,2–300 К. Фольги сплавов Bi₁₋xSbx получали методом высокоскоростной кристаллизац...
Saved in:
| Published in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Date: | 2018 |
| Main Authors: | , , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2018
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/176221 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Термоэлектрическая эффективность фольг полуметаллических и полупроводниковых сплавов Bi₁₋xSbx / А. Николаева, Л. Конопко, И. Гергишан, К. Рогацкий, П. Стачовик, А. Ежовски, В. Шепелевич, В. Прокошин, С. Гусакова // Физика низких температур. — 2018. — Т. 44, № 8. — С. 996-1004. — Бібліогр.: 30 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860026813538893824 |
|---|---|
| author | Николаева, А. Конопко, Л. Гергишан, И. Рогацкий, К. Стачовик, П. Ежовски, А. Шепелевич, В. Прокошин, В. Гусакова, С. |
| author_facet | Николаева, А. Конопко, Л. Гергишан, И. Рогацкий, К. Стачовик, П. Ежовски, А. Шепелевич, В. Прокошин, В. Гусакова, С. |
| citation_txt | Термоэлектрическая эффективность фольг полуметаллических и полупроводниковых сплавов Bi₁₋xSbx / А. Николаева, Л. Конопко, И. Гергишан, К. Рогацкий, П. Стачовик, А. Ежовски, В. Шепелевич, В. Прокошин, С. Гусакова // Физика низких температур. — 2018. — Т. 44, № 8. — С. 996-1004. — Бібліогр.: 30 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика низких температур |
| description | Экспериментально исследованы температурные зависимости теплопроводности χ(Т), электропроводности σ(Т) и термоэдс α(Т) в фольгах сплавов Bi₁₋xSbx в полуметаллическом и полупроводниковом состояниях в интервале температур 4,2–300 К. Фольги сплавов Bi₁₋xSbx получали методом высокоскоростной кристаллизации тонкого слоя расплава на внутренней полированной поверхности вращающегося медного цилиндра. Высокие скорости кристаллизации v = 5·105 м/с обеспечивали равномерное распределение компонентов в объеме. Толщина фольг составляла 10–30 мкм с текстурой 101̅2 параллельно плоскости фольги и осью С³, совпадающей с нормалью к поверхности фольги. Показано, что теплопроводность полуметаллических фольг Bi–3 ат.% Sb в области низких температур (T < 10 К) на два порядка меньше, а в полупроводниковых (Bi–16 ат.% Sb) на порядок меньше, чем в массивных образцах соответствующего состава. Эффект трактуется с точки зрения комбинированного дополнительного рассеяния фононов на поверхности и гра-ницах зерен фольги. Из зависимостей ρ(Т), α(Т), χ(Т) рассчитана термоэлектрическая эффективность фольг ZT = α²σ/χ в интервале температур 5–300 К. Установлено, что при 100 К термоэлектрическая эффективность ZT в полупроводниковых фольгах сплавов n-типа Bi₁₋xSbx в 2 раза выше, чем у массивных образцов аналогичного состава и кристаллографической ориентации, что может быть использовано в низкотемпературных термоэлектрических преобразователях энергии.
Експериментально досліджено температурні залежності теплопровідності χ(Т), електропровідності σ(Т)
та термоерс α(Т) в фольгах сплавів Bi₁₋xSbx в напівметалевому і напівпровідниковому станах в інтервалі
температур 4,2–300 К. Фольги сплавів Bi₁₋xSbx отримано методом високошвидкісної кристалізації тонкого
шару розплаву на внутрішній полірованій поверхні мідного циліндра, що обертається. Високі швидкості
кристалізації v = 5⋅105 м/с забезпечували рівномірний розподіл компонентів в об’ємі. Товщина фольг становила 10–30 мкм з текстурою 10 12 паралельно площині фольги та віссю С³, що співпадає з нормаллю до
поверхні фольги. Показано, що теплопровідність напівметалевих фольг Bi–3 ат.% Sb в області низьких температур (T < 10 К) на два порядки менша, а в напівпровідникових (Bi–16 ат.% Sb) на порядок менша, ніж у
масивних зразках відповідного складу. Ефект трактується з точки зору комбінованого додаткового розсіювання фононів на поверхні та межах зерен фольги. Із залежностей ρ(Т), α(Т), χ(Т) розраховано термоелектричну ефективність фольг ZT = α²σ/χ в інтервалі температур 5–300 К. Встановлено, що при 100 К термоелектрична ефективність ZT в напівпровідникових фольгах сплавів n-типу Bi₁₋xSbx у 2 рази вище, ніж у
масивних зразків аналогічного складу і кристалографічної орієнтації, що може бути використано в низькотемпературних термоелектричних перетворювачах енергії
Temperature dependences of thermal conductivity
χ(Т), electrical conductivity σ(T), and thermopower α(T)
in foils of Bi₁₋xSbx alloys in the semimetal and semiconductor states in a temperature range of 4.2–300 K are experimentally studied. Foils of Bi₁₋xSbx alloys are prepared by high-speed crystallization of a thin layer of the
melt on the polished inner surface of a rotating copper cylinder. High crystallization rates at a level of
v = 5⋅105 m/s provide a uniform distribution of the
components in the volume. The foils have a thickness of 10–30 µm, the 10 12 texture parallel to the
foil plane, and the С³ axis coinciding with the normal
to the foil surface. It is shown that, in the lowtemperature range (T < 10 K), the thermal conductivity of the semimetal (Bi–3 at% Sb) and semiconductor (Bi–16 at% Sb) foils is, respectively, two orders of magnitude and an order of magnitude lower
than the thermal conductivity of the bulk samples of
the same composition. This effect is interpreted the
point of view of the combined additional phonon scattering on both surface and grainboundary of the foil. The
ρ(Т), α(Т), and χ(T) dependences are used to calculate
the thermoelectric figure of merit of the foils ZT = α²σ/χ
in a temperature range of 5–300 K. It is found that, at
100 K, thermoelectric figure of merit ZT in the semiconductor Bi₁₋xSbx alloys is 2 times higher than that of the
bulk samples of the same composition and crystallographic orientation; this feature can be used in lowtemperature thermoelectric energy converters.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:50:08Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-176221 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0132-6414 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:50:08Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Николаева, А. Конопко, Л. Гергишан, И. Рогацкий, К. Стачовик, П. Ежовски, А. Шепелевич, В. Прокошин, В. Гусакова, С. 2021-02-04T07:37:10Z 2021-02-04T07:37:10Z 2018 Термоэлектрическая эффективность фольг полуметаллических и полупроводниковых сплавов Bi₁₋xSbx / А. Николаева, Л. Конопко, И. Гергишан, К. Рогацкий, П. Стачовик, А. Ежовски, В. Шепелевич, В. Прокошин, С. Гусакова // Физика низких температур. — 2018. — Т. 44, № 8. — С. 996-1004. — Бібліогр.: 30 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 72.20.Pa, 65.80.–g, 68.35.–p https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/176221 Экспериментально исследованы температурные зависимости теплопроводности χ(Т), электропроводности σ(Т) и термоэдс α(Т) в фольгах сплавов Bi₁₋xSbx в полуметаллическом и полупроводниковом состояниях в интервале температур 4,2–300 К. Фольги сплавов Bi₁₋xSbx получали методом высокоскоростной кристаллизации тонкого слоя расплава на внутренней полированной поверхности вращающегося медного цилиндра. Высокие скорости кристаллизации v = 5·105 м/с обеспечивали равномерное распределение компонентов в объеме. Толщина фольг составляла 10–30 мкм с текстурой 101̅2 параллельно плоскости фольги и осью С³, совпадающей с нормалью к поверхности фольги. Показано, что теплопроводность полуметаллических фольг Bi–3 ат.% Sb в области низких температур (T < 10 К) на два порядка меньше, а в полупроводниковых (Bi–16 ат.% Sb) на порядок меньше, чем в массивных образцах соответствующего состава. Эффект трактуется с точки зрения комбинированного дополнительного рассеяния фононов на поверхности и гра-ницах зерен фольги. Из зависимостей ρ(Т), α(Т), χ(Т) рассчитана термоэлектрическая эффективность фольг ZT = α²σ/χ в интервале температур 5–300 К. Установлено, что при 100 К термоэлектрическая эффективность ZT в полупроводниковых фольгах сплавов n-типа Bi₁₋xSbx в 2 раза выше, чем у массивных образцов аналогичного состава и кристаллографической ориентации, что может быть использовано в низкотемпературных термоэлектрических преобразователях энергии. Експериментально досліджено температурні залежності теплопровідності χ(Т), електропровідності σ(Т)
 та термоерс α(Т) в фольгах сплавів Bi₁₋xSbx в напівметалевому і напівпровідниковому станах в інтервалі
 температур 4,2–300 К. Фольги сплавів Bi₁₋xSbx отримано методом високошвидкісної кристалізації тонкого
 шару розплаву на внутрішній полірованій поверхні мідного циліндра, що обертається. Високі швидкості
 кристалізації v = 5⋅105 м/с забезпечували рівномірний розподіл компонентів в об’ємі. Товщина фольг становила 10–30 мкм з текстурою 10 12 паралельно площині фольги та віссю С³, що співпадає з нормаллю до
 поверхні фольги. Показано, що теплопровідність напівметалевих фольг Bi–3 ат.% Sb в області низьких температур (T < 10 К) на два порядки менша, а в напівпровідникових (Bi–16 ат.% Sb) на порядок менша, ніж у
 масивних зразках відповідного складу. Ефект трактується з точки зору комбінованого додаткового розсіювання фононів на поверхні та межах зерен фольги. Із залежностей ρ(Т), α(Т), χ(Т) розраховано термоелектричну ефективність фольг ZT = α²σ/χ в інтервалі температур 5–300 К. Встановлено, що при 100 К термоелектрична ефективність ZT в напівпровідникових фольгах сплавів n-типу Bi₁₋xSbx у 2 рази вище, ніж у
 масивних зразків аналогічного складу і кристалографічної орієнтації, що може бути використано в низькотемпературних термоелектричних перетворювачах енергії Temperature dependences of thermal conductivity
 χ(Т), electrical conductivity σ(T), and thermopower α(T)
 in foils of Bi₁₋xSbx alloys in the semimetal and semiconductor states in a temperature range of 4.2–300 K are experimentally studied. Foils of Bi₁₋xSbx alloys are prepared by high-speed crystallization of a thin layer of the
 melt on the polished inner surface of a rotating copper cylinder. High crystallization rates at a level of
 v = 5⋅105 m/s provide a uniform distribution of the
 components in the volume. The foils have a thickness of 10–30 µm, the 10 12 texture parallel to the
 foil plane, and the С³ axis coinciding with the normal
 to the foil surface. It is shown that, in the lowtemperature range (T < 10 K), the thermal conductivity of the semimetal (Bi–3 at% Sb) and semiconductor (Bi–16 at% Sb) foils is, respectively, two orders of magnitude and an order of magnitude lower
 than the thermal conductivity of the bulk samples of
 the same composition. This effect is interpreted the
 point of view of the combined additional phonon scattering on both surface and grainboundary of the foil. The
 ρ(Т), α(Т), and χ(T) dependences are used to calculate
 the thermoelectric figure of merit of the foils ZT = α²σ/χ
 in a temperature range of 5–300 K. It is found that, at
 100 K, thermoelectric figure of merit ZT in the semiconductor Bi₁₋xSbx alloys is 2 times higher than that of the
 bulk samples of the same composition and crystallographic orientation; this feature can be used in lowtemperature thermoelectric energy converters. Работа выполнена при поддержке Институционного
 проекта 15.817.02.09A. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур Электронные свойства проводящих систем Термоэлектрическая эффективность фольг полуметаллических и полупроводниковых сплавов Bi₁₋xSbx Thermoelectric figure of merit semimetal and semiconductor Bi₁₋xSbx alloy foils Article published earlier |
| spellingShingle | Термоэлектрическая эффективность фольг полуметаллических и полупроводниковых сплавов Bi₁₋xSbx Николаева, А. Конопко, Л. Гергишан, И. Рогацкий, К. Стачовик, П. Ежовски, А. Шепелевич, В. Прокошин, В. Гусакова, С. Электронные свойства проводящих систем |
| title | Термоэлектрическая эффективность фольг полуметаллических и полупроводниковых сплавов Bi₁₋xSbx |
| title_alt | Thermoelectric figure of merit semimetal and semiconductor Bi₁₋xSbx alloy foils |
| title_full | Термоэлектрическая эффективность фольг полуметаллических и полупроводниковых сплавов Bi₁₋xSbx |
| title_fullStr | Термоэлектрическая эффективность фольг полуметаллических и полупроводниковых сплавов Bi₁₋xSbx |
| title_full_unstemmed | Термоэлектрическая эффективность фольг полуметаллических и полупроводниковых сплавов Bi₁₋xSbx |
| title_short | Термоэлектрическая эффективность фольг полуметаллических и полупроводниковых сплавов Bi₁₋xSbx |
| title_sort | термоэлектрическая эффективность фольг полуметаллических и полупроводниковых сплавов bi₁₋xsbx |
| topic | Электронные свойства проводящих систем |
| topic_facet | Электронные свойства проводящих систем |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/176221 |
| work_keys_str_mv | AT nikolaevaa termoélektričeskaâéffektivnostʹfolʹgpolumetalličeskihipoluprovodnikovyhsplavovbi1xsbx AT konopkol termoélektričeskaâéffektivnostʹfolʹgpolumetalličeskihipoluprovodnikovyhsplavovbi1xsbx AT gergišani termoélektričeskaâéffektivnostʹfolʹgpolumetalličeskihipoluprovodnikovyhsplavovbi1xsbx AT rogackiik termoélektričeskaâéffektivnostʹfolʹgpolumetalličeskihipoluprovodnikovyhsplavovbi1xsbx AT stačovikp termoélektričeskaâéffektivnostʹfolʹgpolumetalličeskihipoluprovodnikovyhsplavovbi1xsbx AT ežovskia termoélektričeskaâéffektivnostʹfolʹgpolumetalličeskihipoluprovodnikovyhsplavovbi1xsbx AT šepelevičv termoélektričeskaâéffektivnostʹfolʹgpolumetalličeskihipoluprovodnikovyhsplavovbi1xsbx AT prokošinv termoélektričeskaâéffektivnostʹfolʹgpolumetalličeskihipoluprovodnikovyhsplavovbi1xsbx AT gusakovas termoélektričeskaâéffektivnostʹfolʹgpolumetalličeskihipoluprovodnikovyhsplavovbi1xsbx AT nikolaevaa thermoelectricfigureofmeritsemimetalandsemiconductorbi1xsbxalloyfoils AT konopkol thermoelectricfigureofmeritsemimetalandsemiconductorbi1xsbxalloyfoils AT gergišani thermoelectricfigureofmeritsemimetalandsemiconductorbi1xsbxalloyfoils AT rogackiik thermoelectricfigureofmeritsemimetalandsemiconductorbi1xsbxalloyfoils AT stačovikp thermoelectricfigureofmeritsemimetalandsemiconductorbi1xsbxalloyfoils AT ežovskia thermoelectricfigureofmeritsemimetalandsemiconductorbi1xsbxalloyfoils AT šepelevičv thermoelectricfigureofmeritsemimetalandsemiconductorbi1xsbxalloyfoils AT prokošinv thermoelectricfigureofmeritsemimetalandsemiconductorbi1xsbxalloyfoils AT gusakovas thermoelectricfigureofmeritsemimetalandsemiconductorbi1xsbxalloyfoils |