Рассмотрено получение и идентификация особенностей микроструктуры и степени текстурирования термоэлектрического материала Bi2Te2,7Se0,3, легированного диспрозием. Текстурированные соединения Bi2-xDyxTe2,7Se0,3 с x = 0,0000; 0,0010; 0,0025; 0,0050; 0,0100 и 0,0200 получали с использованием сольвотермального синтеза исходных порошков и их последующего искрового плазменного спекания. Легирование диспрозием приводит к нескольким взаимосвязанным эффектам. Первым эффектом является уменьшение размера частиц исходного порошка с увеличением х. Этот эффект объясняется увеличением степени ионности ковалентно-полярных связей Bi(Dy)–Te при увеличении содержания Dy из-за разницы электроотрицательностей Bi и Dy. Второй эффект связан с уменьшением среднего размера зерна в объемных образцах при увеличении x, что определяется соответствующим изменением размера частиц в исходном порошке с различной степенью легирования. Этот эффект также приводит к повышению степени текстурирования в образцах.
Максим Николаевич Япрынцев – научный сотрудник ЦКП «Технологии и материалы НИУ «БелГУ», ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет», НИУ «БелГУ», Белгород, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Олег Николаевич Иванов – д-р физ.-мат. наук, научный руководитель лаборатории перспективных материалов альтернативной энергетики, Белгородский государственный технологический университет им. Б. Г. Шухова (БГТУ им. В. Г. Шухова), Белгород, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
1. Bell L. E. Cooling, heating, generating power, and recovering waste heat with thermoelectric systems // Science. 2008. V. 321, No. 5895. P. 1457–1461.
2. Yaprintsev M., Vasil’ev A., Ivanov O. Thermoelectric properties of the textured Bi1,9Gd0,1Te3 compounds spark-plasma-sintered at various temperatures // Journal of the European Ceramic Society. 2020. V. 40, No. 3. P. 742–750.
3. Hsiao M. C., Liao Sh.-H., Yen M.-Yu, et al. Preparation of covalently functionalized graphene using residual oxygen-containing functional groups // ACS applied materials & interfaces. 2010. V. 2, No. 11. P. 3092–3099.
4. Ivanov O., Yaprintsev M. Mechanisms of thermoelectric efficiency enhancement in Lu-doped Bi2Te3 // Materials Research Express. 2018. V. 5, No. 1. P. 015905.
5. Li Z., Xiao Ch., Zhu H., Xie Yi. Defect chemistry for thermoelectric materials // Journal of the American Chemical Society. 2016. V. 138, No. 45. P. 14810–14819.
6. Kristiantoro T., Mada D., Fauzia V. The influence of Dy concentration on the thermoelectric properties of n-type Dy-doped Bi2Te3 pellets prepared by hydrothermal and carbon burial sintering // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2021. V. 158. P. 110241.
7. Neikov O. D., Lotsko D. V., Gopienko V. G. Powder characterization and testing // Handbook of Non-Ferrous Metal Powders: Technologies and Applications. Oxford: Elsevier, 2009. 44 p.
8. Vasil'ev A., Ivanov O., Danshina E., Yaprintsev M. Anisotropic thermoelectric properties of Bi1.9Lu0.1Te2.7Se0.3 textured via spark plasma sintering // Solid State Sciences. 2018. V. 84. P. 28–43.
9. Ludwig T., Guo L., McCrary P., et al. Mechanism of bismuth telluride exfoliation in an ionic liquid solvent // Langmuir. 2015. V. 31, No. 12. P. 3644–3652.
10. Hamawandi B., Kuchowicz M. Facile solution synthesis, processing and characterization of n- and p-type binary and ternary Bi–Sb tellurides // Applied Sciences. 2020. V. 10, No. 3. P. 1178.
11. Li D.-D., Qin X.-Y., Liu Y.-F., et al. Improved thermoelectric properties for solution grown Bi2Te3-xSex nanoplatelet composites // RSC Advances. 2013. V. 3, No. 8. P. 2632–2638.
12. Loor M., Bendt G., Hagemann U., et al. Synthesis of Bi2Te3 and (BixSb1?x)2 Te3 nanoparticles using the novel IL [C4 mim]3 [Bi3I12] // Dalton Transactions. 2016. V. 45, No. 39. P. 15326–15335.
13. Zhao X. B., Ji X. H., Zhang Y. H., et al. Hydrothermal synthesis and microstructure investigation of nanostructured bismuth telluride powder // Applied Physics A. 2005. V. 80. P. 1567–1571.
14. Drabble J. R., Goodman C. H. L. Chemical bonding in bismuth telluride // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 1958. V. 5, No. 1–2. P. 142–144.
15. Nakajima S. The crystal structure of Bi2Te3?xSex // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 1963. V. 24, No. 3. P. 479–485.
16. Wu Z., Erzhen M., Wan Z., et al. Bi2Te3 nanoplates’ selective growth morphology on different interfaces for enhancing thermoelectric properties // Crystal Growth & Design. 2019. V. 19, No. 7. P. 3639–3646.
17. Wang Z., Zhang X., Zeng Z., et al. Two-step molecular beam epitaxy growth of bismuth telluride nanoplate thin film with enhanced thermoelectric properties // ECS Solid State Letters. 2014. V. 3, No. 8. P. 99.
18. Yaprintsev M., Ivanov O., Vasil'ev A., et al. Effect of Sm-doping on microstructure and thermoelectric properties of textured n-type Bi2Te2.7Se0.3 compound due to change in ionic bonding fraction // Journal of Solid State Chemistry. 2021. V. 297. P. 122047.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2023.08.pp.039-047
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
