THERMOELECTRIC FIGURE OF MERIT IN (AGSB)1-ХPBХSE2 SINGLE CRYSTALS
DOI:
https://doi.org/10.32782/pet-2021-1-7Keywords:
single crystals, thermoelectricity, thermal conductivity coefficient, thermoelectric figure of meritAbstract
This article is devoted to studies the dependence of the thermal conductivity coefficient and thermoelectric figure of merit in (AgSb)1-xPbxSe2 single crystals on their composition. We found that the lattice component provides the main contribution to the thermal conductivity of solid solutions (AgSb)1-xPbxSe2 at x=0-0,4. The electronic thermal conductivity in single crystals with values of x at 0,92-1, becomes close to the lattice component. An increase in the Pb fraction of (AgSb)1-xPbxSe2 in the range from x=0 to x=0,4 leads to a decrease in the thermal conductivity (AgSb)1-xPbxSe2 from 0.56 W / K · m to 0.27 W / K · m, and an increase in x from 0,92 to 1 leads to an increase in the thermal conductivity in the range from 0,45 W / K · m to 1,11 W / K · m. The thermoelectric figure of merit was the highest in all compositions: (AgSb)1-xPbxSe2 at x = 0, 0,1, 0,2 0,92, 1 (ZT≈0,014-0,46). Having a high value of the thermoelectric figure of merit, single crystals of such composition are promising materials for thermoelectric energy generation. The smooth change of thermoelectric properties (AgSb)1-xPbxSe2 with a formation in the content of Pb atoms can find practical use in semiconductor instrumentation, where AgSbSe2 and PbSe materials are used.
References
Freik D.M., Nykyruy L.I., Krynytskiy O.S. Achievements and Problems of Thermoelectricity a. Historical Aspects (Review). Physics and chemistry of solid state. 2012. № 2. P. 297–318.
Wojciechowski K., Tobola J., Schmidt M., Zybal R. Crystal structure, electronic and transport properties of AgSbSe2 and AgSbTe2. J. of Phys. Chem. Solids. 2008. № 11. P. 2748–2755.
Kumar Ravhi S., Sekar A., Jaya N. Victor, Natarajan S. Synthesis and high pressure studies of the semiconductor AgSbSe2. J. Alloys Compd. 1999. № 1-2. P. 48–50.
Равич Ю.И., Ефимова Р.А., Смирнов И.А. Методы исследования полупроводников в применении к халькогенидам свинца PbTe, PbSe, PbS. М. : Наука, 1995. 384 c.
Rowe D.M. Handbook of thermoelectrics. New. York : CRC Press, 1995. 703 p.
Gavrikova T.A., Zykov V.A. Electrical and photoelectrical properties of anisotypic Pb0.93Sn0.07Se/PbSe heterojunctions. Semiconductors. 1997. № 11. P. 1342–1346.
Rogacheva E.I., Grigorov S.N., Nashchekina O.N. Growth mechanism and thermoelectric properties of PbTe/SnTe/PbTe heterostructures. Thin Solid Films. 2005. № 1-2. P. 41–48.
Rogacheva E.I., Nashchekina O.N., Grigorov S.N. Oscillatory behavior of the transport properties in PbTe quantum wells. Nanotechnology. 2003. № 1. P. 53–58.
Qiu X., Lou Y., Samia A.C.S. PbTe Nanorods by Sonoelectrochemistry. Angew. Chem. Int. Ed. 2005. № 36. P. 5855–5857.
Rogacheva E.I., Nashchekina O.N., Meriuts A.V. Quantum size effects in n-PbTe/p-SnTe/n-PbTe heterostructures. Appl. Phys. Lett. 2005. № 6. P. 238–243.
Gurbanniyazov M.A., Kurbanov M.A. Technique and installation for determination to semiconductors heat conduction with the use of radiant energy. Technology and design in electronic equipment. 2011. № 5. P. 25–26.
Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник . К. : Наук. Думка, 1979. 768 с.
Иоффе А.Ф. Полупроводниковые термоэлементы. М. ; Л. : Изд-во АН СССР, 1960. 188 с.
Новосад О., Божко Н., Змій О., Остапюк Т., Віскунець Л. Електричні, гальваномагнітні та термоелектричні властивості твердих розчинів PbSe–AgSbSe2. Наук. вісн. Східноєвроп. нац. ун-ту ім. Лесі Українки: Фіз. науки. 2013. № 26. С. 21–26.
Федосов С., Божко Н., Новосад О., Остап’юк Т., Змій О., Торчинюк П., Олексеюк І., Іллюшко Н. Взаємодія компонентів AgSbSe2 і PbSe та термоелектричні властивості твердих розчинів на їх основі. Наук. вісн. Східноєвроп. нац. ун-ту ім. Лесі Українки: Фіз. науки. 2014. № 17. С. 8–14.
Пішова П.В., Календа В.С., Новосад О.В. Термоелектрична добротність твердих розчинів PbSe-AgSbSe2. Молода наука Волині: пріоритети та перспективи досліджень : матеріали ХІІІ Міжнар. наук.-практ. конф. (м. Луцьк, 14–15 травн. 2019 р.) Луцьк : Вежа-Друк, 2019. С. 857–860.
Пішова П.В., Новосад О.В., Коленда В.C. Теплопровідність монокристалів AgSbSe2-PbSe. Актуальні проблеми фундаментальних наук : ІІІ Міжнар. наук. конф. (м. Луцьк, 1–5 червня 2019 р.) Луцьк, 2019. C. 92–94.
Satya N. Guin, Arindom Chatterjee, Devendra Singh Negi. High thermoelectric performance in tellurium free p-type AgSbSe2. Energy & Environmental Science. 2013. № 9. P. 2603–2608.
Зеегер К. Физика полупроводников. М. : Мир, 1977. 629 с.
Фистуль В.И. Сильно легированные полупроводники. М. : Наука, 1967. 416 с.
Божко В.В., Давидюк Г.Є., Новосад О.В. Козер В.Р., Парасюк О.В. Особливості електропровідності, термоЕРС та оптичного поглинання твердих розчинів CuInSe2–ZnIn2Se4 та CuInS2–ZnIn2S4. Наук. вісн. Волин. нац. ун-ту ім. Лесі Українки. Фізичні науки. 2008. № 18. С. 3–10.
Freik D.M., Nykyruy L.I., Dzumedzey R.O., Voznyak O.M., Lysak A.V. Thermoelectric Figure of Merit Optimization of PbX (X =S, Se, Te) Crystals. Physics and chemistry of solid state. 2013. № 2. P. 383–389.
