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


https://doi.org/10.17073/1609-3577-2012-3-10-17

Полный текст:


Аннотация

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.


Об авторах

В. Т. Бублик
ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

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



И. А. Драбкин
ОАО «Гиредмет»
Россия

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



В. В. Каратаев
ОАО «Гиредмет»
Россия

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



М. Г. Лаврентьев
ОАО «Гиредмет»
Россия

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



В. Б. Освенский
ОАО «Гиредмет»
Россия

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



Ю. Н. Пархоменко
ОАО «Гиредмет»
Россия

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.



Г. И. Пивоваров
ФГБНУ «Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов»
Россия

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



А. И. Сорокин
ОАО «Гиредмет»
Россия

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



Н. Ю. Табачкова
ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Россия

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



Список литературы

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.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Бублик В.Т., Драбкин И.А., Каратаев В.В., Лаврентьев М.Г., Освенский В.Б., Пархоменко Ю.Н., Пивоваров Г.И., Сорокин А.И., Табачкова Н.Ю. CТРУКТУРА ОБЪЕМНОГО ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ (Bi,Sb)2Te3, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДОМ ИСКРОВОГО ПЛАЗМЕННОГО СПЕКАНИЯ. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2012;(3):10-17. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2012-3-10-17

For citation: Bublik V.T., Drabkin I.A., Karataev V.V., Lavrent’ev M.G., Osvensky V.B., Parkhomenko Y.N., Pivovarov G.I., Sorokin A.I., Tabachkova N.Y. Structure of a Spark Plasma Sintering Synthesized (Bi,Sb)2Te3 Based Bulk Thermoelectric Material. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2012;(3):10-17. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2012-3-10-17

Просмотров: 342

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)