ЕЛЕКТРИЧНІ ТА ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ТВЕРДИХ РОЗЧИНІВ CuIn5S8-CdIn2S4
DOI:
https://doi.org/10.32782/pet-2022-1-7Ключові слова:
тверді розчини, електропровідність, коефіцієнт Зеєбека, термоелектрична потужністьАнотація
У роботі досліджувались тверді розчини СuIn5S8-CdIn2S4 з вмістом 0, 20, 40, 60, 80 і 100 мол.% CdIn2S4. Мета роботи полягала у дослідженні електричних та термоелектричних властивостей твердих розчинів CuIn5S8-CdIn2S4. Визначено тип провідності, питому електропровідність, коефіцієнт Зеєбека твердих розчинів CuIn5S8-CdIn2S4. Розраховано термоелектричну потужність кристалів CuIn5S8-CdIn2S4. Проаналізовано залежності цих параметрів від компонентного складу CuIn5S8-CdIn2S4. Для визначення коефіцієнта Зеєбека використовувалось неодноразово апробоване обладнання та загальновідомі методики досліджень із використанням сучасного програмного забезпечення. Тип провідності сполук СuIn5S8-CdIn2S4 визначався термоелектричними методами. Для вимірювань опору зразків використовували «Омметр цифровий Щ-34». Дослідження проводились при Т≈300 К. Наукова новизна результатів визначається сукупністю сформульованих висновків, основні з яких полягають у тому, що: досліджувані сполуки належать до напівпровідників n-типу провідності; усі тверді розчини вияви- лись низькоомними, з питомим опором, значення якого при кімнатній температурі лежить в межах від 4,4∙10- 4 (Ом∙м), для зразків з 0 мол.% CdIn2S4, до 6∙10-5 (Ом∙м), для зразків із 100 мол.% CdIn2S4; коефіцієнт Зеєбека в інтервалі температур 290-360 К становив 87, 157, 123, 118, 165, 166 мкВ/K для 100, 80, 60, 40, 20, 0 мол.% CdIn2S4 в СuIn5S8-CdIn2S4 відповідно; найвище значення термоелектричної потужності мають тверді розчини СuIn5S8-CdIn2S4 з вмістом 60 мол.% CdIn2S4. Завдяки високим значення коефіцієнта Зеєбека дані сполуки є перспективними для виготовлення чутливих термодатчиків. Показано, що, змінюючи компонентний склад СuIn5S8-CdIn2S4, можна змінювати значення коефіцієнта Зеєбека, питомої електропровідності та значення термоелектричної потужності.
Посилання
Shuangchao Zhao, Keyan Li, Jiaming Wu. Metal–Organic Framework-Derived Tubular In2O3–C/CdIn2S4 Heterojunction for Efficient Solar-Driven CO2 Conversion. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2022. Vol. 14. P. 20375–20384.
Isik M., Gasanly N. Optical characterization of CuIn5S8 crystals by ellipsometry measurements. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2016. Vol. 91. P. 13–17.
Li, X., Sun, Y., Xu, J. et al. Selective visible-light-driven photocatalytic CO2 reduction to CH4 mediated by atomically thin CuIn5S8 layers. Nat. Energy. 2019. № 4. P. 690–699.
Ling, C., Ye, X., Zhang, J. et al. Solvothermal synthesis of CdIn2S4 photocatalyst for selective photosynthesis of organic aromatic compounds under visible light. Scientific Reports. 2017. Vol. 7. Article number: 27.
Alzahrani, J., Al-Qaisi, S., Mahmood, Q., & Ghrib, T. First Principle Study of Structural, Electronic, and Optical Properties of XIn2S4 (X = Zn, Cd, Hg). Journal of Materials and Physical Sciences. 2021. Vol. 2. № 2. P. 69–77.
Rinkle Juneja, Abhishek K. Singh Rattling-Induced Ultralow Thermal Conductivity Leading to Exceptional Thermoelectric Performance in AgIn5S8. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2019. Vol. 11. P. 33894–33900.
Rowe D. M., Handbook of thermoelectrics. New. York, CRC Press, 1995.
Kozer V.R., Parasyuk O.V. Phase equilibria in the quasi-ternary system Cu2S-In2S3-CdS. Chem. Met. Alloys. 2009. № 2/ P. 102–107.
Novosad O., Shygorin P., Bozhko V., Pishova P., Venhryn B., Goldun V. Electrical and Thermoelectrical Properties of PbSe–AgSbSe2 Monocrystals. Proceedings of 16th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering, Lviv-Slavske, Ukraine, February 22-26. 2022. P. 798–801.
Новосад О.В., Божко В.В., Федосов С.А., Шигорін П.П. Термоелектричні властивості монокристалів AgSbSe2–PbSe. Перспективні технології та прилади. 2020. №. 17. С. 183–189.
Новосад О., Пішова П., Божко В., Шпак В. Термоелектрична добротність монокристалів (AgSb)1-хPbхSe2. Фізика та освітні технології. 2021. №. 1. С. 39–45.
