مطالعه تبلور و تاثیر آلاینده ها بر ترکیبات ترموالکتریکی نیمرسانا با فرمول 3(Bi0.25Sb0.75)2Te

نویسندگان

پژوهشگاه مواد و انرژی،

چکیده

بررای کراربرد در سرردکننده هرای ترمروالکتریکی p بلوری نیمرسانا با خاصیت ترموالکتریک نوع (Bi0.25 Sb0.75)2 Te ترکیب 3
11-6 ذوب و torr 99 در کپسول کواتز در خرء / با درجه خلوص 999 Te و ،Sb و ،Bi است. برای ساخت این تک بلور عناصر مورد نیاز
به سرعت تا دمای اتاق سرد میکنیم. بدین ترتیب محلول جامدی از این عناصر تهیه میشود. به منظور بلوری کردن، محلول جامرد بره
411 رشرد داده مر یشرود و بررای oC 8 )سررعت حرکرت کرورهر در دمرای mm/h دست آمده، به روش رشد ناحیه ای با آهنگ رشرد
041 به مدت 47 ساعت تحت عملیات گرمایی قرار میدهیم. در این مقاله، فرایند رشد بلور و نقش مواد oC تنش زدایی نمونه ها در دمای
تشکیل فازهای مرورد انتظرار را نشران ،X آلاینده در بهبود خواص ترموالکتریکی بررسی میشود. مطالعات ساختاری انجام شده با پرتو
اسرت اده مر یشرود . بیشرتر ین ضرریب بهرره در حالرت بهینره SEM می دهد. بررای مشرخک کرردن کی یرت رشرد بلورهرا از ت راویر
Z = 3.1510-3K-1 به دست میآید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of the crystallization and dopants effect on the semiconducting thermoelectric compounds with (Bi0.25 Sb0.75)2Te3 formula

چکیده [English]

The (Bi0.25 Sb0.75)2Te3 compound is a p-type thermoelectric semiconductor for application in
thermoelectric cooling systems. To fabricate this single crystal, required elements, Bi, Sb and Te with 5N
purity melted in quartz capsule at 10-6 torr pressure and rapidly quenched to room temperature. The sample
crystallized by zone melting method with the rate of 8 mm per an hour at 700 oC and for heat stress relieving
annealed at 370 oC.In this presentation; crystal growth process and effect of dopants on improving the
thermoelectric property of crystals will be reported. Structural studies by XRD show the expected phases
formed in single phase. Scanning electron microscopy (SEM) was used to characterize the quality of the
crystal growth. Maximum figure of merit Z = 3.15×10-3 K-1in optimum condition was obtained.

کلیدواژه‌ها [English]

  • crystal growth
  • thermoelectric semiconductor
  • Figure of merit
  • Scanning Electron Microscopy
[1] E. Koukharenko, N. Frety, V. G. Shepelevich,

J. C. Tedenac, "Thermoelectric properties of Bi2

Te3 material obtained by the ultrarapid quenching

process route", J. of Alloys and Compounds 299

(2000) 254–257.

[2] O. B. Sokolov, S. Ya. Skipidarov, N. I.

Duvankovi, "The variation of the equilibriumof

chemical reactions in the, process of

(Bi2Te3)(Sb2Te3)(Sb2Se3) crystal growth", J. of

Crystal Growth 236 (2002) 181–190.

[3] J. Yang, T. Aizawa, A. Yamamoto, T. Ohta,

"hermoelectric properties of p-type

(Bi2Te3)x(Sb2Te3) 1-x prepared via bulk mechanical

alloying and hot pressing", J. of Alloys and

Compounds 309 (2000) 225–228.

[4] J. Seoa, D. Chob, K. Parkc, C. Leea,

"Fabrication and thermoelectric properties of ptype,

Bi0.5Sb1.5Te3 compounds by ingot extrusion",

Materials Research Bulletin 35 (2000) 2157–2163.

[5] Taek-Soo Kim, Ik-Soo Kim, Taek-Kyung Kim,

Soon-Jik Hong, Byong-Sun Chun, "Thermoelectric

properties of p-type 25%Bi2Te3+75%Sb2Te3

alloys manufactured by rapid solidification and hot

pressing", Materials Science and Engineering B90

(2002) 42–46.

[6] Kin-ichi Uemura, "History of thermoelectricity

development in Japan", J. of thermoelectricity

No3, 2002.

[7] X. B. Zhaoa, X. H. Ji, Y. H. Zhang, B. H. Lua

O, "Effect of solvent on the microstructures of

nanostructured, Bi2Te3 prepared by solvothermal

synthesis", J. of Alloys and Compounds 368

(2004) 349–352.

[8] J. Yang, T. Aizawa, A. Yamamoto, T. Ohta,

"Thermoelectric properties of (Bi2Te3)x(Sb2Te3)1-x

prepared by bulk mechanical alloying and hot

pressing", J. of Alloys and Compounds 309 (2000)

225–228.

[9] Dow-Bin Hyun, Tae Sung Oh, Jong-Seung

Hwang, Jae-Dong Shim, "Effect of excess Te

addition on the thermoelectric properties of the

20% Bi2Te3-80% Sb2Te3 single crystal and hot

pressed alloy", Scripta mater. 44 (2001) 455–460