Study of Structural and Dimensional Characteristics of the Melt Spun p–Bi0.5Sb1.5Te3 Powders Compacted by Vacuum Hot Pressing and Spark Plasma Sintering
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-2-86-91
Abstract
P–type thermoelectric Bi0,5Sb1,5Te3 powders were obtained by the melt spinning technique (extremely rapid quenching from the liquid state) and their structural and dimensional characteristics were characterized. The crystallographic group and the lattice parameters of the powders correspond to those for Bi0,5Sb1,5Te3 crystallized in equilibrium conditions which suggests the identity of the crystal structure. The powders were compacted by vacuum hot pressing and spark plasma sintering. We found that the partial axial texture [001] directed along the axis of pressure application could be formed during the compacting of the powders. Temperature dependences of the thermoelectric characteristics of the compacted material were measured in a direction perpendicular to the pressure application axis in the 100—700 K range. It is demonstrated that the compacted samples possess low thermal conductivity while retaining the Seebeck coefficient and the electrical conductivity values comparable to crystallized material; therefore ZT reaches 1,05—1,15 in the 330—350 K range which indicates high prospects of applying these technologies.
About the Authors
A. A. Melnikov
National University of Science and Technology «MISiS», 4 Leninskiy prospekt, Moscow, 119049 Russia
Crystal Ltd., 45B Stantsionnaya Str., Korolev, Moscow Region, 141060 Russia
Russian Federation
Russian Federation
Postgraduate Student (1), Leading Specialist (2);
V. G. Kostishin
National University of Science and Technology «MISiS», 4 Leninskiy prospekt, Moscow, 119049 Russia
Russian Federation
Russian Federation
Dr. Sci. (Phys.–Math.), Associate Professor, Head of Chair «Technology of Materials of Electronics»;
S. A. Kichik
Crystal Ltd., 45B Stantsionnaya Str., Korolev, Moscow Region, 141060 Russia
Russian Federation
Russian Federation
Leading Specialist;
V. V. Alenkov
Crystal Ltd., 45B Stantsionnaya Str., Korolev, Moscow Region, 141060 Russia
Russian Federation
Russian Federation
General Director.
References
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.
Review
For citations:
Melnikov A.A., Kostishin V.G., Kichik S.A., Alenkov V.V. Study of Structural and Dimensional Characteristics of the Melt Spun p–Bi0.5Sb1.5Te3 Powders Compacted by Vacuum Hot Pressing and Spark Plasma Sintering. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2014;(2):86-91. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2014-2-86-91
Views:
933
Email this article 