Термоэлектрические материалы с низкой теплопроводностью на основе соединений в системе PbSe - Bi_2Se_3

摘要

Проведен рентгенофазовый анализ (РФА) сплавов системы PbSe - Bi_2Se_3 а также измерены, коэффициент термо-ЭДС, электро- и теплопроводность при комнатной температуре и в интервале температур 80 - 350 К тройных слоистых соединений: Pb_5Bi_6Se_(14), Pb_5Bi_(12)Se_(23), Pb_5Bi_(18)Se_(32) и сплавов твердых растворов на основе PbSe. Для тройных соединений характерна низкая решеточная теплопроводность, связанная с эффективным рассеянием фононов на потенциальных барьерах на границах между слоевыми фрагментами [(PbSe)_5] и [(Bi_2Se_3)_3], характерными для структуры этих соединений. В пределах области твердого раствора на основе РЬЗе построены концентрационные зависимости коэффициента термо-ЭДС, электро- и тепло?проводности при 300 К. Выявлены две области составов сплавов, различающихся по термо?электрическим свойствам и микротвердости. При небольшом содержании Bi_2Se_3 (до 5 - 7 мол.%) для этих сплавов характерна низкая решеточная теплопроводность и высокая микротвердость При большем содержании Bi_2Se_3 (> 7 мол.%) характер свойств изменяется: решеточная теплопроводность возрастает, а микротвердость понижается. Предполагается, что это различие в свойствах связано с разными механизмами разупорядочения кристаллической решетки твердого раствора при изменении содержания Bi_2Se_3.