CТРУКТУРА ОБЪЕМНОГО ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ (Bi,Sb)2Te3, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ ИСКРОВОГО ПЛАЗМЕННОГО СПЕКАНИЯ

Исследованы образцы объемного наноструктурированного материала на основе твердого раствора BixSb1−xTe3, полученного методом искрового плазменного спекания. Исходные порошки с размером частиц 10—12 нм изготовлены помолом в шаровой мельнице. С помощью методов рентгеновской дифрактометрии, растровой и просвечивающей (в том числе высокого разрешения) электронной микроскопии изучены закономерности изменения тонкой структуры в зависимости от температуры спекания в интервале 250—550 °С. Впервые установлено, что размеры областей когерентного рассеяния не возрастают монотонно с ростом температуры спекания, а при температуре выше 400 °С происходит их измельчение в результате процесса повторной рекристаллизации. Наиболее вероятно, что изменения структуры связаны с перераспределением собственных структурных дефектов вакансионного типа в процессе спекания образцов.

1. 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.

2. 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.

3. Minnich, A. J. Bulk nanostructured thermoelectric materials: current research and future prospects/ A. J. Minnich, M. S. Dresselhaus, Z. F. Ren, G. Chen // Energy Environ. Sci. − 2009. − V. 2. − P. 466—479.

4. Lan, Y. Enhancement of thermoelectric figure−of−merit by a bulk nanostructuring approach / Y. Lan, A. J. Minnich, G. Chen, Z. Ren // Adv. Funct. Mater. − 2010. − V. 20, N 3. − P. 357—376.

5. Liu, W. Recent advances in thermoelectric nanocomposities / W. Liu, X. Yan, G. Chen, Z. Ren // Nano Energy. − 2012. − N 1. − Р. 42—56.

6. Zebarjadi, M. Perspectives on thermoelectrics: from fundamentals to device applications / M. Zebarjadi, K. Esfarjani, M. S. Dresselhaus, Z. F. Ren, G. Chen // Energy Environ. Sci. − 2012. − V. 5. − P. 5147—5162.

7. Horio, Y. Materials transaction / Y. Horio, H. Yamashita, T. Hayashi // Ibid. − 2004. − V. 45, N 8. − Р. 2757—2760.

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

9. Ma, Y. Enhanced thermoelectric figure−of−merit in p−type nanostructured bismuth antimony tellurium alloys made from elemental chunks / Y. Ma, Q. Hao, B. Poudel, G. Chen, Y. Lan, B. Yu, Z. Ren // Ibid. − 2008. − V. 8, N 8. − P. 2580—2584.

10. Bulat, L. P. On the effective kinetic coefficients of thermoelectric nanocomposites / L. P. Bulat, V. B. Osvensky, G. I. Pivovarov, A. A. Snarskii, E. V. Tatyanin // Proc. 6th Europ. Conf. on Thermoelectrics. − Paris (France), 2008. − P. 12−1—12−6.

11. Булат, Л. П. О термоэлектрических свойствах объемных наноструктур / Л. П. Булат, И. А. Драбкин, В. Б. Освенский, Г. И. Пивоваров, А. А. Снарский, Е. В. Татьянин // XI Межгосударств. семинар «Термоэлектрики и их применения». − СПб : ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, 2008. − С. 39—43.

12. Булат, Л. П. О термоэлектрических свойствах материалов с нанокристаллической структурой / Л. П. Булат, И. А. Драбкин, В. Б. Освенский, Г. И. Пивоваров // Термоэлектричество. − 2008. − № 4. − С. 27—33.

13. Булат, Л. П. Объемные наноструктурные термоэлектрики на основе теллурида висмута / Л. П. Булат, В. Т. Бублик, И. А. Драбкин, В. В.Каратаев, В. Б. Освенский, Г. И. Пивоваров, Н. Ю. Табачкова // Термоэлектричество. − 2009. − № 3. − С. 70—75.

14. Булат, Л. П. Объемные наноструктурные термоэлектрики / Л. П. Булат, Г. И. Пивоваров, А. А. Снарский // X Межгосударств. семинар «Термоэлектрики и их применения». − СПб : ФТИ им. А.Ф. Иоф фе РАН, 2006. − С. 39—40.

15. Bulat, L. P. Bulk nanostructured polycrystalline pBi—Sb—Te thermoelectrics obtained by mechanical activation method with hot pressing / L. P. Bulat, V. T. Bublik, I. A. Drabkin, V. V. Karataev, V. B. Osvenskii, Yu. N. Parkhomenko, G. I. Pivovarov, D. A. Pshenai−Severin, N. Yu. Tabachkova // J. Electronic Mater. − 2010. − V. 39, N 9. − Р. 1650—1653.

16. Булат, Л. П. Энергетическая фильтрация носителей тока в наноструктурированном материале на основе теллурида висмута / Л. П Булат, И. А. Драбкин, В. В. Каратаев, В. Б. Освенский, Г. И. Пивоваров, Ю. Н. Пархоменко, Д. А. Пшенай−Северин, Н. Ю. Табачкова // ФТТ. − 2011. − T. 53, № 1. − С. 29—34.

17. Bulat, L. P. Bulk nanocrystalline thermoelectrics based on Bi—Sb—Te solid solution / L. P. Bulat, D. A. Pshenai−Severin, V. V. Karatayev, V. B. Osvenskii, Yu. N. Parkhomenko, V. Lavrentev, A. Sorokin, V. D. Blank, G. I. Pivovarov, V. T. Bublik, N. Yu. Tabachkova // The delivery of nanoparticles. − Rijeka (Croatia) : INTECH., 2012. − Р. 453—486.

18. Бублик, В. Т. Сопоставление структуры термоэлектрического материала Bi0,5Sb1,6Te3, полученного методами горячего прессования и искрового плазменного спекания / В. Т. Бублик, Д. И. Богомолов, З. М. Дашевский, И. А. Драбкин, В. В. Каратаев, М. Г. Лаврентьев, Г. И. Пивоваров, В. Б. Освенский, А. И. Сорокин, Н. Ю. Табачкова // Изв. вузов. Материалы электрон. техники. − 2010. − № 2. − С. 61—65.

19. 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.

20. Бублик, В. Т. О возможности сохранения наноструктурного состояния при получении объемного термоэлектрического материала на основе халькогенидов висмута и сурьмы / В. Т. Бублик, Л. П. Булат, В. В. Каратаев, И. И. Марончук, В. Б. Освенский,Г. И. Пивоваров, Д. А. Пшенай−Северин, Н. Ю. Табачкова // Изв. вузов. Физика. − 2010. − Т. 53, № 3/2. − С. 37—41.

21. Драбкин, И. А. Термоэлектрические свойства материала на основе (Bi,Sb)2Te3, полученного методом искрового плазменного спекания / И. А. Драбкин, В. В. Каратаев, В. Б. Освенский, Ю. Н. Пархоменко, А. И. Сорокин, Г. И. Пивоваров, В. Т. Бублик, Н. Ю. Табачкова, Л. П. Булат // Известия вузов. Материалы электрон. техники. − 2012. − № 3.

22. 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.