ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРНЫХ И РАЗМЕРНЫХ СВОЙСТВ СПИННИНГОВАННЫХ ПОРОШКОВ p–Bi0,5Sb1,5Te3, СКОМПАКТИРОВАННЫХ ГОРЯЧИМ ВАКУУМНЫМ ПРЕССОВАНИЕМ И ИСКРОВЫМ ПЛАЗМЕННЫМ СПЕКАНИЕМ

Получены порошки термоэлектрического материала Bi0,5Sb1,5Te3 p−типа проводимости методом спиннингования расплава (сверхбыстрой закалки из жидкого состояния). Определены их структурные и размерные характеристики. Установленная кристаллографическая группа и параметры решетки порошкового материала соответствуют материалу p−Bi0,5Sb1,5Te3, закристаллизованному в равновесных условиях, что свидетельствует об идентичности их кристаллической структуры. Из порошков методами горячего вакуумного прессования и искрового плазменного спекания скомпактированы образцы. Установлено, что при компактировании спиннингованных порошков p−Bi0,5Sb1,5Te3 возможно возникновение частичной аксиальной текстуры [001], направленной вдоль оси приложения давления. Электрофизические и термоэлектрические свойства образцов измерены в направлении, перпендикулярном к оси приложения давления, в диапазоне температур 100—700 К. Показано, что образцы, приготовленные указанными методами, обладают низкой теплопроводностью, сохраняя при этом значения электропроводности и коэффициента Зеебека, сравнимые с аналогичными величинами для традиционных закристаллизованных материалов. За счет этого термоэлектрическая эффективность ZТ достигает значений 1,05—1,15 при 330— 350 К, что говорит о высокой перспективности применения указанных технологий. 

1. Cahn,R.W.PhysicalMetallurgy/Ed.R.W.Cahn,P.Haasen. − New York : Elsevier Sci. Publ., 1983. − 1042 p.

2. Белов, А. Ф. Получение однородных твердых растворов методом сверхбыстрого охлаждения / А. Ф. Белов, В. М. Глазов, Ю. З. Ятманов, А. Я. Потемкин // ДАН СССР. − 1984. − Т. 277, No 5. − С. 1155—1160.

3. Глазов, В. М. Структурные особенности сплавов системы Bi−Te, полученных при сверхбыстрой закалке жидкой фазы / В. М. Глазов, Ю. В. Ятманов, А. Б. Иванова // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. − 1986. − Т. 22, No 4. − С. 596—599.

4. Гогишвили, О. Ш. Получение сплавов на основе халькогенидов висмута и сурьмы методом сверхбыстрого охлаждения расплавов / О. Ш. Гогишвили, С. П. Лалыкин, С. П. Криворучко // VII Всесоюз. конф. «Химия, физика и техническое применение халькогенидов». − Ужгород, 1988. − С. 368.

5. Xie, W. J. Nanostructure and thermoelectric properties of p−type Bi0,5Sb1,5Те3 compound prepared by melt spinning technique / W. J. Xie, X. F. Tang, G. Chen, Q. Jin , Q. J. Zhang // The 26th Internat. Conf. on Thermoelectrics. − Jeju Island (Korea), 2007. pp. 23—26.

6. Xie, W. Unique nanostructures and enhanced thermoelectric performance of melt−spun BiSbTe alloys / W. Xie, X. Tang, Y. Yan, Q. Zhang, T. Tritt // J. Appl. Phys. − 2009. − V. 94 − P. 102111/1−3.

7. Xie, W. High thermoelectric performance BiSbTe alloy with unique low−dimensional structure / W. Xie, X. Tang, Y. Yan, Q. Zhang, T. Tritt // J. Appl. Phys. − 2009. − V. 105. − P. 113713/1−8.

8. Xie, W. Identifying the specific nanostructures responsible for the high thermoelectric performance of (Bi, Sb)2Te3 nanocomposites / W. Xie, J. He, H. Kang, X. Tang., S. Zhu, M. Laver, S. Wang, J. Copley, C. Brown, Q. Zhang, T. Tritt // Nano Lett. – 2010. – V. 10. – P. 3283—3289.

9. Иванова, Л. Д. Спиннингование расплава — перспективный метод получения материалов твердого раствора теллуридов висмута и сурьмы / Л. Д. Иванова, Л. И. Петрова, Ю. В. Гранаткина, В. Г. Леонтьев, А. С. Иванов, С. А. Варламов, Ю. П. Прилепо, А. М. Сычев, А. Г. Чуйко, И. В. Башков // Термоэлектричество. − 2013. − No 1. − С. 34—45.

10. Гольцман, Б. М. Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе Bi2Te3 / Б. М. Гольцман, В. А. Кудинов, И. А. Смирнов − М. : Наука, 1972

11. Кичик, С. А. Исследование механических и термоэлектрических свойств материалов Bi0,5Sb1,5Te3, полученных методом вакуумногопрессования/С.А.Кичик,А.А.Мельников,И. С. Маракушев, А. Н. Корякин // XIII Межгосударственный семинар «Термоэлектрики и их применения». − С.−Пб, 2012.