mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2012-3-18-21mateltech-31Research ArticleМатериаловедение и технология. ПолупроводникиMATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY. SEMICONDUCTORSТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ (Bi,Sb)2Te3, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ ИСКРОВОГО ПЛАЗМЕННОГО СПЕКАНИЯThermoelectric Properties of Spark Plasma Sintering Synthesized (Bi,Sb)2Te3 Based Bulk Thermoelectric MateriaДрабкинИ. А.DrabkinI. A.

кандидат физ.−мат. наук, ведущий научный сотрудник, ОАО «Гиредмет», 119017, г. Москва,Б. Толмачевский пер., д. 5, стр. 1, 

girlab22@mail.ruКаратаевВ. В.KarataevV. V.

кандидат техн. наук,ведущий научный сотрудник, ОАО «Гиредмет», 119017, г. Москва,Б. Толмачевский пер., д. 5, стр. 1

girlab22@mail.ruОсвенскийВ. Б.OsvenskyV. B.

доктор техн. наук, зав. лабораторией, ОАО «Гиредмет», 119017, г. Москва, Б. Толмачевскийпер., д. 5, стр. 1

girlab22@mail.ruПархоменкоЮ. Н.ParkhomenkoYu. N.

доктор физ.−мат. наук, профессор, директор ОАО «Гиредмет», Москва, 119017, Б. Толмачевский пер., д. 5; зав. кафедрой НИТУ«МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4.

СорокинА. И.SorokinA. I.

научный сотрудник, ОАО «Гиредмет», 119017, г. Москва, Б. Толмачевский пер., д. 5, стр. 1,

almaz_gx@mail.ruБулатЛ. П.BulatL. P.

доктор физ.−мат. наук, профессор, ОАО «Гиредмет», 119017, г. Москва, Б. Толмачевский пер., д. 5, стр. 1,

bulat@gunipt.spb.ruПивоваровГ. И.PivovarovG. I.

кандидат техн. наук, профессор, научный сотрудник, ФГБНУ «ТИСНУМ», 142190, Московская обл., г. Троицк, ул. Центральная, д. 7а.

Technical Institute for Ultrahard and New CarbonMaterials

БубликВ. Т.BublikV. T.

доктор физ.−мат. наук, профессор, НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4.

National University of Science and Technology MISiS

ТабачковаН. Ю.TabachkovaN. Yu.

кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник, НИТУ «МИСиС», 119049, г. Москва,Ленинский просп., д. 4.

ОАО «Гиредмет»РоссияGiredmetRussian FederationФГБНУ «Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материаловRussian FederationФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»Russian FederationФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»РоссияNational University of Science and Technology MISiSRussian Federation201215032015031821Copyright © Драбкин И.А., Каратаев В.В., Освенский В.Б., Пархоменко Ю.Н., Сорокин А.И., Булат Л.П., Пивоваров Г.И., Бублик В.Т., Табачкова Н.Ю., 20152015Драбкин И.А., Каратаев В.В., Освенский В.Б., Пархоменко Ю.Н., Сорокин А.И., Булат Л.П., Пивоваров Г.И., Бублик В.Т., Табачкова Н.Ю.Drabkin I.A., Karataev V.V., Osvensky V.B., Parkhomenko Y.N., Sorokin A.I., Bulat L.P., Pivovarov G.I., Bublik V.T., Tabachkova N.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/31

Исследована зависимость термоэлектрических свойств наноструктурированного объемногоматериала (Bi,Sb)2Te3 от состава и температуры SPS−спекания ТSPS. Обнаружено, что твердыйраствор Bi0,4Sb1,6Te3, спеченный при температуре 450—500 °С, имеет термоэлектрическуюэффективность ZT = 1,25÷1,28. Зависимость термоэлектрических свойств от температурыспекания ТSPS выше 400 °С коррелирует с изменением тонкой структуры материала, котороеопределяется перераспределением донорных точечныхдефектов вакансионного типа впроцессе повторной рекристаллизации. Установлено, что точечные структурные дефекты вносятсущественный вклад в формирование термоэлектрическихсвойств наноструктурированногоматериала.

Thermoelectric properties of (Bi,Sb)2Te3 nanostructured bulk material as a function of composition and spark plasma sintering temperature were investigated. The Bi0,4Sb1,6Te3 alloys at sintering temperature 450—500 °C with ZT=1,25—1,28 figure of merit was fabricated. Thermoelectric properties ad a function ofsintering temperature above 400 °C correlate with fine structure change. It was found that point structure defects introduce essential contribution to the formation of nanostructured material thermoelectric properties.

искровое плазменное спеканиенаноструктурированный материалтеллурид висмутатермоэлектрические свойстваструктурные дефектыметод Харманаspark plasma sinteringnanostructured materialbismuth telluridethermoelectric propertiesstructural defectsHarman methodReferencesPoudel, B. High−thermoelectric performance of nanostructured bismuth antimony telluride bulk alloys / B. Poudel, Q. Hao, Y. Ma, X. Y. Lan, A. Minnich, B. Yu, X. Yan, D. Z. Wang, A. Muto, D. Vashaee, X. Y. Chen, J. M. Liu, M. S. Dresselhaus, G. Chen, Z. F. Ren // Science. − 2008. − V. 320, N 5876. − P. 634—638.Poudel, B. High−thermoelectric performance of nanostructured bismuth antimony telluride bulk alloys / B. Poudel, Q. Hao, Y. Ma, X. Y. Lan, A. Minnich, B. Yu, X. Yan, D. Z. Wang, A. Muto, D. Vashaee, X. Y. Chen, J. M. Liu, M. S. Dresselhaus, G. Chen, Z. F. Ren // Science. − 2008. − V. 320, N 5876. − P. 634—638.Fan, S. J. Р−type Bi0,4Sb1,6Te3 nanocomposites with enhanced figure of merit / S. J. Fan, J. Zhao, J. Guo, Q. Yan, J. Ma, H. Hоng // Appl. Phys. − 2010. − V. 96, N 182104. − P. 456—459.Fan, S. J. Р−type Bi0,4Sb1,6Te3 nanocomposites with enhanced figure of merit / S. J. Fan, J. Zhao, J. Guo, Q. Yan, J. Ma, H. Hоng // Appl. Phys. − 2010. − V. 96, N 182104. − P. 456—459.Бублик, В. Т. Структура объемного термоэлектрического материала на основе (Bi,Sb)2Te3, полученная методом искрового плазменного спекания / В. Т. Бублик, И. А. Драбкин, В. В. Каратаев, М. Г. Лаврентьев, В. Б. Освенский, Ю. Н. Пархоменко, Г. И. Пивоваров, А. И. Сорокин, Н. Ю. Табачкова // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2012. − № 3. − С. 10—17.Бублик, В. Т. Структура объемного термоэлектрического материала на основе (Bi,Sb)2Te3, полученная методом искрового плазменного спекания / В. Т. Бублик, И. А. Драбкин, В. В. Каратаев, М. Г. Лаврентьев, В. Б. Освенский, Ю. Н. Пархоменко, Г. И. Пивоваров, А. И. Сорокин, Н. Ю. Табачкова // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2012. − № 3. − С. 10—17.Абрютин, В. Н. Измерение термоэлектрических образцов методом Хармана / В. Н. Абрютин, И. А. Драбкин, И. И. Марончук, В. Б. Освенский // IX Межгосударств. семинар «Термоэлектрики и их применения». − СПб: ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, 2004. − С. 303—308.Абрютин, В. Н. Измерение термоэлектрических образцов методом Хармана / В. Н. Абрютин, И. А. Драбкин, И. И. Марончук, В. Б. Освенский // IX Межгосударств. семинар «Термоэлектрики и их применения». − СПб: ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, 2004. − С. 303—308.Keawprak, N. Effect of sintering temperature on the thermoelectric properties of pulse discharge sintered (Bi0,24Sb0,76)2Te3 alloy / N. Keawprak, Z. M. Suna, H. Hashimoto, M. W. Barsoumb // J. Alloys and Compounds. − 2005. −V. 397, N 2. − Р. 236—244.Keawprak, N. Effect of sintering temperature on the thermoelectric properties of pulse discharge sintered (Bi0,24Sb0,76)2Te3 alloy / N. Keawprak, Z. M. Suna, H. Hashimoto, M. W. Barsoumb // J. Alloys and Compounds. − 2005. −V. 397, N 2. − Р. 236—244.Булат, Л. П. Влияние рассеяния на границах на теплопроводность наноструктурированного полупроводникового материала на основе твердого раствора BixSb2−xTe3 / Л. П. Булат, И. И. Драбкин, В. В. Каратаев, В. Б. Освенский, Д. А. Пшенай−Северин // ФТТ. − 2010. − Т. 52, № 9. − С. 1712—1716.Булат, Л. П. Влияние рассеяния на границах на теплопроводность наноструктурированного полупроводникового материала на основе твердого раствора BixSb2−xTe3 / Л. П. Булат, И. И. Драбкин, В. В. Каратаев, В. Б. Освенский, Д. А. Пшенай−Северин // ФТТ. − 2010. − Т. 52, № 9. − С. 1712—1716.Zhao, D. Enhanced thermoelectric and mechanical properties in textured n−type Bi2Te3 prepared by spark plasma sintering / D. Zhao, B. P. Zhang, J. F. Li, H. L. Zhang, W. S. Liu // Solid State Sciences. − 2008. − N 10. − Р. 651—658.Zhao, D. Enhanced thermoelectric and mechanical properties in textured n−type Bi2Te3 prepared by spark plasma sintering / D. Zhao, B. P. Zhang, J. F. Li, H. L. Zhang, W. S. Liu // Solid State Sciences. − 2008. − N 10. − Р. 651—658.Lan, Y. Structure study of bulk nanograined thermoelectric bismuth antimony telluride / Y. Lan, B. Poudel, Y. Ma, M. S. Dresselhaus, G. Chen, Z. Ren // Nano Lett. − 2009. − V. 9, N 4. − P. 1419—1422.Lan, Y. Structure study of bulk nanograined thermoelectric bismuth antimony telluride / Y. Lan, B. Poudel, Y. Ma, M. S. Dresselhaus, G. Chen, Z. Ren // Nano Lett. − 2009. − V. 9, N 4. − P. 1419—1422.Бублик, В. Т. Транспортные свойства в области температур 10—300 К наноструктурированного p−Bi0,5Sb1,5Te3, полученного методом искрового плазменного спекания / В. Т. Бублик, З. М. Дашевский, И. А. Драбкин, В. В Каратаев, В. Б. Освенский, Г. И. Пивоваров, Д. А. Пшенай−Северин, Н. Ю. Табачкова // XII Межгосударств. семинар «Термоэлектрики и их применения». − СПб: ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН, 2010. − С. 250—252.Бублик, В. Т. Транспортные свойства в области температур 10—300 К наноструктурированного p−Bi0,5Sb1,5Te3, полученного методом искрового плазменного спекания / В. Т. Бублик, З. М. Дашевский, И. А. Драбкин, В. В Каратаев, В. Б. Освенский, Г. И. Пивоваров, Д. А. Пшенай−Северин, Н. Ю. Табачкова // XII Межгосударств. семинар «Термоэлектрики и их применения». − СПб: ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН, 2010. − С. 250—252.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.