CC BY
5Научная статья
УДК 537.323
ао1:10.24151/1561-5405-2024-29-2-147-157
Исследование концентрации и подвижности носителей заряда в наноструктурированных термоэлектрических материалах
на основе PbTe и GeTe
Д. В. Пепеляев, Е. П. Корчагин, М. Ю. Штерн, М. С. Рогачёв, Д. Ю. Терехов, С. Б. Бурзин, Ю. И. Штерн, А. А. Шерченков
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия
pepelyaev-dima@mail.ru
Аннотация. Перспективным направлением повышения термоэлектрической добротности ZT является разработка наноструктурированных термоэлектрических материалов (ТЭМ), в том числе на основе теллурида свинца РЬТе и теллурида германия GeTe. Для оптимизации технологии наност-руктурирования важно знать механизмы тепло- и электропереноса в ТЭМ, зависящие от концентрации и подвижности носителей заряда. В работе для формирования наноструктурированных среднетемпературных ТЭМ на основе РЬТе «-типа и GeTe р-типа использована разработанная технология, включающая синтез прямым сплавлением компонентов, измельчение синтезированных РЬТе и GeTe в планетарной шаровой мельнице до нано-дисперсных порошков и их консолидацию в объемный материал искровым плазменным спеканием. Омические контакты на образцах ТЭМ для проведения электрофизических измерений сформированы электрохимическим осаждением никеля. Исследованы температурные зависимости термоэлектрических параметров наноструктурированных ТЭМ. Для измерения концентрации и подвижности основных носителей использован метод Ван дер Пау. Установлено, что значения концентраций основных носителей заряда ТЭМ, полученных горячим прессованием и искровым плазменным спеканием, находятся в диапазоне 1019-Ю20 см-3, что является оптимальным для ТЭМ. Выявлено, что подвижность основных носителей для РЬТе значительно выше, чем для GeTe. При этом подвижность основных носителей в наноструктурированном РЬТе уменьшилась на 36 % по сравнению с РЬТе-НР. Однако это не привело к заметному уменьшению электропроводности, что обусловлено повышением концентрации основных носителей. В результате для наноструктурированных РЬТе и GeTe достигнуты максимальные значения параметра ZT соответственно на 14 и 13 % выше, чем для ТЭМ, сформированных горячим прессованием.
Ключевые слова: термоэлектричество, термоэлектрический генератор, нанострук-турированные термоэлектрические материалы, термоэлектрические параметры, метод Ван дер Пау, электропроводность, постоянная Холла, концентрация и подвижность носителей заряда
© Д. В. Пепеляев, Е. П. Корчагин, М. Ю. Штерн, М. С. Рогачёв, Д. Ю. Терехов, С. Б. Бурзин, Ю. И. Штерн, А. А. Шерченков, 2024
Финансирование работы: работа выполнена при финансовой поддержке РНФ (проект № 20-19-00494 - синтез материалов, проект № 21-19-00312 - формирование образцов и их характеризация).
Для цитирования: Исследование концентрации и подвижности носителей заряда в наноструктурированных термоэлектрических материалах на основе PbTe и GeTe / Д. В. Пепеляев, Е. П. Корчагин, М. Ю. Штерн и др. // Изв. вузов. Электроника. 2024. Т. 29. № 2. С. 147-157. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-2-147-157. -EDN: SERUSN.
Original article
Investigation of the concentration and mobility of charge carriers in nanostructured thermoelectric materials on the basis of PbTe and GeTe
D. V. Pepelyaev, E. P. Korchagin, M. Yu. Shtern, M. S. Rogachev,
D. Yu. Terekhov, S. B. Bursin, Yu. I. Shtern, A. A. Sherchenkov
National Research University of Electronic Technology, Moscow, Russia pepelyaev-dima@mail.ru
Abstract. A promising approach for increasing the thermoelectric figure of merit ZT is the development of nanostructured thermoelectric (TE) materials including those on the basis of lead telluride PbTe and germanium telluride GeTe. Nanopatterning technology optimization requires knowledge of heat- and electrotransfer mechanisms in TE materials that depend on concentration and mobility of charge carriers. In this work, nanostructured middle-temperature TE materials on the basis of n-type PbTe and p-type GeTe were prepared using the developed technology including synthesis by direct alloying of components, grinding of synthesized PbTe and GeTe in a planetary ball mill to nanopowders, and their consolidation into a bulk material by spark plasma sintering. For electrophysical measurements the ohmic contacts on the samples of TE materials were formed by electrochemical deposition of nickel. The temperature dependences of the thermoelectric parameters for nanostructured TE materials were investigated. The van der Pauw method was used for the measurements of the concentration and mobility of majority carriers. It has been established that the values of concentrations of the majority charge carriers for the TE materials obtained by hot pressing and spark plasma sintering are in the range from 1019 to 1020 cm-3, which is optimal for TE materials. It was found that the mobility of the majority charge carriers for PbTe is significantly higher than for GeTe. At the same time, the mobility of the majority charge carriers in nanostructured PbTe has decreased by 36 % in comparison with PbTe obtained by hot pressing. However, this has not led to appreciable decrease in electrical conductivity, which is due to the increase in concentration of the majority charge career. As a result, the maximum obtained values of ZT for nanostructured PbTe and GeTe are respectively 14 and 13 % higher than for TE materials prepared by hot pressing.
Keywords: thermoelectricity, thermoelectric generator, TEG, nanostructured thermoelectric materials, thermoelectric parameters, Van der Pauw method, electrical conductivity, Hall constant, carriers concentration, carriers mobility
Funding: the work has been supported by the Russian Science Foundation (project no. 20-19-00494 - synthesis of materials, project no. 21-19-00312 -formation of samples and their characterization).
For citation: Pepelyaev D. V., Korchagin E. P., Shtern M. Yu., Rogachev M. S., Terekhov D. Yu., Bursin S. B., Shtern Yu. I., Sherchenkov A. A. Investigation of the concentration and mobility of charge carriers in nanostructured thermoelectric materials on the basis of PbTe and GeTe. Proc. Univ. Electronics, 2024, vol. 29, no. 2, pp. 147-157. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-2-147-157. - EDN: SERUSN.
Введение. Твердотельные термоэлектрические устройства - перспективные альтернативные источники энергии [1]. Они обеспечивают прямое преобразование тепловой энергии в электрическую и наоборот, могут использоваться для охлаждения и регулирования температуры. Твердотельные термоэлектрические устройства имеют ряд преимуществ: экологичность работы, простота конструкции, отсутствие движущихся частей, небольшая масса, произвольная ориентация в пространстве, высокая надежность, длительная работа без обслуживания, высокая удельная мощность [2]. Температура источников «бросового» тепла, таких как промышленные предприятия, двигатели внутреннего сгорания и других, как правило, находится в диапазоне 500-800 К [3]. В этом температурном диапазоне могут применяться среднетемпературные термоэлектрические материалы (ТЭМ) с рабочим диапазоном 450-900 К, например на основе теллурида свинца PbTe и теллурида германия GeTe.
Однако низкая эффективность твердотельных термоэлектрических устройств ограничивает их использование специальными областями применения, где надежность и высокий ресурс работы имеют основополагающее значение. Эффективность подобных устройств определяется безразмерной термоэлектрической добротностью ТЭМ: ZT = S2oT/к, где S - термоЭДС; о - электропроводность; T - абсолютная температура; к - теплопроводность материала. Одним из перспективных направлений увеличения ZT, развиваемых в настоящее время, является разработка наноструктурированных ТЭМ, в том числе на основе PbTe и GeTe [3, 4]. В таких материалах происходит повышение термоэлектрической добротности ZT за счет снижения теплопроводности в результате рассеяния фононов в широком диапазоне длин волн на наноразмерных элементах структуры [5]. При этом может наблюдаться и рассеяние носителей заряда, что сопровождается уменьшением электропроводности и затрудняет достижение высоких значений ZT. Для оптимизации технологии наноструктурирования важно знать механизмы тепло- и электропереноса в ТЭМ, которые зависят от концентрации и подвижности носителей заряда.
В настоящей работе исследуются концентрация и подвижность носителей заряда в среднетемпературных наноструктурированных ТЭМ на основе PbTe n-типа и GeTe ^-типа.
Методика эксперимента. Для получения наноструктурированных материалов использовали разработанную технологию. На первой стадии проводили синтез PbTe n-типа (легированного 0,2 вес. % PbI2 и 0,3 вес. % Ni) и GeTe ^-типа (Ge0,96Bi0,04Te) методом прямого сплавления взятых в стехиометрическом соотношении компонентов при температурах 1320 и 1240 К соответственно. В качестве исходных компонентов использовали Pb, Te и Ge чистотой 99,99; 99,999 и 99,999 масс. % соответственно. После завершения синтеза ампулы с ТЭМ подвергали закаливанию со скоростью охлаждения порядка 500 К/мин, что необходимо для предотвращения расслоения жидкой фазы на разные по составу зоны из-за существенного различия исходных компонентов по плотности. На второй стадии для формирования структуры использовали метод горяче-
го прессования синтезированного материала, который измельчали с помощью дробилки ЩД 6 и мельницы ножевого типа IKA A11. Горячее прессование проводили
о
на прессе ИП-2500М-авто при давлении 7 т/см и температуре 690 К. Полученные горячим прессованием образцы ТЭМ проходили стабилизационный отжиг при температуре 770 К в течение 48 ч в атмосфере аргона.
Для изготовления наноструктурированных ТЭМ получали нанодисперсный порошок PbTe и GeTe. Для этого ТЭМ на основе PbTe и GeTe, синтезированные прямым сплавлением компонентов, измельчали с помощью дробилки ЩД 6, затем мельницы ножевого типа IKA A11 в перчаточном боксе Plas-Labs в защитной атмосфере из арго-но-водородной смеси (97 % Ar и 3 % Н2). Измельчение проводили до размера частиц 500 мкм. Полученный порошок дополнительно измельчали с помощью планетарной шаровой мельницы Retsch PM400 МА. Время измельчения составляло 20, 40 и 60 мин. Время помола выбирали с целью получения порошков с минимальной дисперсностью. При увеличении длительности более 60 мин интенсифицируется процесс объединения частиц порошка в агломераты, также наблюдается эффект наклепа частиц. Объемные образцы наноструктурированных ТЭМ получали методом искрового плазменного спекания (ИПС) на установке SPS-511S при следующих режимах. Для PbTe: давление 80 МПа, температура спекания 723 К, время спекания 5 мин. Для GeTe: давление 50 МПа, температура спекания 773 К, время спекания 5 мин. Измерение плотности полученных ТЭМ показало, что для объемного наноструктурированного PbTe она находится в диапазоне 95-98 %, а для GeTe - в диапазоне 98-99 % от теоретических значений плотности. Таким образом, отработанный режим консолидации порошков с помощью метода ИПС позволил получить высокую плотность объемных нанострукту-рированных ТЭМ.
В табл. 1 представлены результаты исследования с помощью рентгеновской ди-фрактометрии структуры образцов объемных наноструктурированных PbTe и GeTe, полученных после компактирования нанодисперсных порошков синтезированных ТЭМ. Порошки получали разной дисперсности измельчением ТЭМ в планетарной шаровой мельнице в течение 20, 40 и 60 мин. Установлено, что в процессе ИПС размеры зерен в наноструктурированном ТЭМ увеличиваются в среднем в три раза относительно дисперсности исходного порошка.
Таблица 1
Средние размеры элементов кристаллической структуры в наноструктурированных PbTe и GeTe, нм
Table 1
Average sizes of crystal structure elements in nanostructured PbTe and GeTe, nm
PbTe GeTe
Время измельчения, мин
20 40 60 20 40 60
180 ± 10 145 ± 10 116 ± 10 190 ± 10 120 ± 10 85 ± 10
Для исследования температурных зависимостей электропроводности, термоЭДС и теплопроводности в интервале температур 300-900 К использовали разработанные методику и аппаратно-программный измерительный комплекс [6]. Исследование термоэлектрических параметров проводили в стационарном режиме в едином измерительном
цикле, теплопроводность определяли абсолютным методом. Погрешности измерений составляли: электропроводности и термоЭДС - 3 %; теплопроводности - 5 %.
Омические контакты на ТЭМ для проведения электрофизических измерений формировали электрохимическим осаждением слоя никеля [7]. Состав электролита и условия электрохимического осаждения слоя никеля следующие:
Концентрация NiSO4x7H2O.....................................................250 г/л
Концентрация №С1....................................................................12 г/л
Концентрация Н3В03..................................................................39 г/л
Температура...........................................................................25-30 °С
Плотность тока...............................................................1,0-1,5 А/дм2
Время...........................................................................................5 мин
Толщина.............................................................................1,0-2,0 мкм
Требуемую конфигурацию контактов на исследуемых образцах получали путем использования обратной (взрывной) фотолитографии с применением разработанного стенда для проведения экспонирования рисунка на фоторезист без изготовления фотошаблона [8]. Для нанесения олова на поверхность сформированных никелевых контактов использовали флюс, состоящий из 97 г глицерина и 3 г КН4С1. Подвижность и концентрацию основных носителей заряда оценивали по результатам измерения электропроводности и постоянной Холла с использованием метода Ван дер Пау на установке НМБ-5000 (Бсор1а).
Для определения постоянной Холла Ян собственного полупроводника применяли выражение [9]
= Л УрР „ Н е (^„„+^рР)2'
где А - коэффициент, который определяется преобладающими механизмами рассеяния носителей заряда, одинаковыми для электронов и дырок; е - модуль заряда электрона;
и - дрейфовые подвижности электронов и дырок соответственно; п и р - концентрации электронов и дырок соответственно.
Для вырожденных полупроводников, к которым относятся ТЭМ, коэффициент А = 1. В результате для полупроводников п- ир-типов имеем соответственно
1 1
Ян =--, Ян =— . (1)
е„ ер
Таким образом, постоянная Холла обратно пропорциональна концентрации носителей заряда, а ее знак совпадает со знаком носителей заряда.
С учетом уравнений электропроводности полупроводников п- и р-типов (а = еп^п и а = ер^.р соответственно) рассчитывали подвижности носителей:
=-Ян а ^р = Яна. (2)
Формулы (1) дают возможность определить концентрацию электронов п или дырок р, если экспериментально определена постоянная Холла. Кроме того, если экспериментально определена электропроводность полупроводника, то можно установить и подвижности носителей заряда согласно формулам (2). Схемы измерения электропроводности и постоянной Холла ТЭМ представлены на рис. 1.
Рис. 1. Схемы измерения электропроводности и показателя Холла методом Ван дер Пау: а - Rcdab; б - RADBC; в - ARacbd в магнитном поле Fig. 1. Schemes for measuring the electrical conductivity and the Hall index by the van der Pauw method:
a - Rcdab; b - Radbc, c - ARacbd in a magnetic field
Измерения исследуемых ТЭМ проводили при температуре 300 К, магнитном поле 0,55 Тл и токе 10 мА. Для исследований изготавливали образцы с размерами 10 х 10 х 1 мм. Удельное сопротивление рассчитывали по формуле [9]
n _ ^d Radbc + Rcdab f
П In 2 2 f
/ n \
radbc
V ^СПЛБ J
где d - толщина образца; RADBC = Uвc/IAD; RcDAB = илв/^Б; /(RADBc/RcDAв) - функция поправок, зависящая только от соотношения RADBC/RCDAB. Если RADBC ~ RCDAB, то /(RADBC/RCDAB) = 1.
Показатель Холла рассчитывали по следующему уравнению:
к _ ЦАС(В)-Улс(-в,)+ЦврВ)-иво(~в2) н 41В '
где Щ^т), Ц^-В^, иВп(В2), UBD(-BZ) - значения напряжений между контактами A и С, а также В и D при двух включенных в противоположных направлениях магнитных полях В2 и -В2 (см. рис. 1, в).
Результаты и их обсуждение. На рис. 2 представлены результаты измерения температурных зависимостей электропроводности наноструктурированных РЬТе и GeTe. Образцы РЬТе-НР, ОеТе-НР получены горячим прессованием (ГП), образцы РЬТе-20, РЬТе-40, РЬТе-60 и GeTe-20, ОеТе-40, ОеТе-бО получены из порошков с временем помола 20, 40 и 60 мин соответственно. Установленные данные сопоставлены со значениями соответствующих параметров для изученных ранее ТЭМ тех же составов, полученных ГП [10]. Из рис. 2 видно, что для всех исследованных ТЭМ с ростом температуры наблюдается снижение электропроводности с выходом на насыщение. Для материалов, полученных ГП, значение электропроводности выше, чем для нанострук-турированных ТЭМ. Однако эта разница составляет менее 80 Ом-1-см-1 (не превышает 3 %). Наибольшее различие наблюдается для материала на основе РЬТе. Температурные зависимости электропроводности можно объяснить тем, что механизм электропереноса в ТЭМ определяется их интерметаллической природой [11, 12]. С ростом температуры в интервале 300-800 К концентрация основных носителей практически не изменяется и электропроводность уменьшается за счет рассеяния носителей заряда на колебаниях решетки. Повышение вклада неосновных носителей в конце интервала рабочих температур обусловливает стабилизацию электропроводности и тенденцию к ее повышению.
Рис. 2. Температурные зависимости электропроводности PbTe (а) и GeTe (б) Fig. 2. Temperature dependences of electrical conductivity of PbTe (a) and GeTe (b)
В связи со слабым влиянием времени помола синтезированных материалов в диапазоне 20-60 мин на электропроводность полученных наноструктурированных ТЭМ измерение показателя Холла методом Ван дер Пау проводили только для образцов PbTe-60 и GeTe-60, а также для PbTe-HP и GeTe-HP. Результаты измерений при температуре 300 К показателя Холла и электропроводности, а также расчета подвижности и концентрации основных носителей заряда ТЭМ представлены в табл. 2.
Таблица 2
Значения измеренных и рассчитанных параметров наноструктурированных материалов,
полученных разными методами
Table 2
Values of measured and calculated parameters of nanostructured materials obtained
by different methods
Электропроводность о, Показатель Холла RH, см3-Кл-1
Материал Подвижность ц, см2в-1с-1 Концентрация, см-3
Ом • см
ИПС ГП ИПС ГП ИПС ГП ИПС ГП
PbTe (n-тип) 1273 1313 -0,10 -0,15 128,81 201,12 6,25-1019 4,07-1019
GeTe (p -тип) 1202 1203 0,06 0,06 68,73 70,06 1,09-1020 1,04-1020
Отметим, что значения электропроводности, измеренные при комнатной температуре методом Ван дер Пау, совпадают в пределах погрешности измерений с экспериментальными результатами, полученными по методике, описанной в работе [6].
Для материалов на основе PbTe, полученных методами ГП и ИПС, показатель Холла отрицательный, что свидетельствует об электронном типе проводимости, а также подтверждается результатами измерения термоЭДС [12]. Для GeTe показатель Холла положительный, что говорит о дырочном типе проводимости, и так же соответствует результатам измерения термоЭДС. Значения концентрации основных носителей заряда ТЭМ, полученных методами ГП и ИПС, находятся в диапазоне
19 20 3
10-1020 см , что является оптимальным для ТЭМ [12]. Подвижность основных носителей заряда для PbTe значительно выше, чем для GeTe. При этом подвижность основных носителей заряда в наноструктурированном PbTe уменьшилась на 36 % по сравнению с PbTe-HP. Однако это не привело к заметному уменьшению электропроводности, что обусловлено повышением концентрации основных носителей заряда. Для GeTe, полученных методами ГП и ИПС, значения подвижности и концентрации основных носителей заряда схожи.
Для наноструктурированных образцов, сформированных методом ИПС, наибольшие значения термоэлектрической добротности ZT имеют материалы, полученные из порошков с временем помола 60 мин. Для наноструктурированного PbTe-60 максимальное значение параметра ZT = 1,34 при температуре 850 К, что на 14 % выше, чем для PbTe-HP. Для наноструктурированного GeTe-60 максимальное значение параметра ZT = 1,43 при температуре 840 К, что на 13 % выше, чем для GeTe-HP. Увеличение параметра ZT обеспечивается снижением теплопроводности в наноструктурированных ТЭМ за счет рассеяния фононов на наноразмерных элементах структуры [12].
Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о том, что разработанная технология наноструктурирования среднетемпературных ТЭМ не приводит к существенному уменьшению электропроводности в результате рассеяния носителей на нано-размерных элементах структуры. Это позволяет увеличить термоэлектрическую добротность ZT за счет снижения теплопроводности, обусловленного существенным рассеянием фононов на наноразмерных дефектах.
Литература
1. A review on fundamentals, design and optimization to high ZT of thermoelectric materials for application to thermoelectric technology / A. Kumar, S. Bano, B. Govind et al. // J. Electron. Mater. 2021. Vol. 50. Iss. 11. P. 6037-6059. https://doi.org/10.1007/s11664-021-09153-7
2. A comprehensive review of strategies and approaches for enhancing the performance of thermoelectric module / S. Lv, Z. Qian, D. Hu et al. // Energies. 2020. Vol. 13. Iss. 12. Art. No. 3142. https://doi.org/ 10.3390/en13123142
3. Strategies for optimizing the thermoelectricity of PbTe alloys / J. Zhai, T. Wang, H. Wang et al. // Chinese Phys. B. 2018. Vol. 27. No. 4. Art. ID: 047306. https://doi.org/10.1088/1674-1056/27/4/047306
4. Термоэлектрические свойства и термическая стабильность наноструктурированных термоэлектрических материалов на основе PbTe, GeTe и SiGe / М. Ю. Штерн, А. А. Шерченков, Ю. И. Штерн и др. // Российские нанотехнологии. 2021. Т. 16. № 3. С. 399-408. https://doi.org/10.1134/ S1992722321030171. - EDN: RWKYQO.
5. Khvesyuk V. I., Skryabin A. S. Heat conduction in nanostructures // High Temp. 2017. Vol. 55. Iss. 3. P. 434-456. https://doi.org/10.1134/S0018151X17030129
6. Shtern M. Yu. Development and application of a research technique to study thermal and electrophysical parameters of thermoelectric materials at temperatures up to 1200 K // 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). St. Petersburg; Moscow: IEEE, 2019. P. 1920-1926. https://doi.org/10.1109/EIConRus.2019.8657108
7. Contacts to thermoelectric materials obtained by chemical and electrochemical deposition of Ni and Co / E. Korchagin, M. Shtern, I. Petukhov et al. // J. Electron. Mater. 2022. Vol. 51. Iss. 10. P. 5744-5758. https://doi.org/10.1007/s11664-022-09860-9
8. Разработка процесса фотолитографии для изготовления гибкого тонкопленочного термоэлектрического генератора / Д. Ю. Терехов, Д. В. Пепеляев, А. О. Якубов и др. // Изв. вузов. Электроника. 2022. Т. 27. № 5. С. 591-602. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2022-27-5-591-602. - EDN: CACDVA.
9. Батавии В. В., Концевой Ю. А., Федорович Ю. В. Измерение параметров полупроводниковых материалов и структур. М.: Радио и связь, 1985. 264 с.
10. Shtern M. Yu., Rogachev M. S., Sherchenkov A. A., Shtern Yu. I. Development and investigation of the effective thermoelectric materials for the multisectional generator thermoelements // Mater. Today: Proc. 2020. Vol. 20 (3). P. 295-304. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.10.066
11. Thermoelectric properties of efficient thermoelectric materials on the basis of bismuth and antimony chalcogenides for multisection thermoelements / M. Shtern, M. Rogachev, Yu. Shtern et al. // Journal of Alloys and Compounds. 2021. Vol. 877. Art. ID: 160328. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2021.160328
12. Xiao Y., Zhao L.-D. Charge and phonon transport in PbTe-based thermoelectric materials // npj Quant. Mater. 2018. Vol. 3. Art. No. 55. https://doi.org/10.1038/s41535-018-0127-y
Статья поступила в редакцию 07.07.2023 г.; одобрена после рецензирования 31.07.2023 г.;
принята к публикации 12.02.2024 г.
Информация об авторах Пепеляев Дмитрий Валерьевич - аспирант Института перспективных материалов и технологий Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), pepelyaev-dima@mail.ru
Корчагин Егор Павлович - аспирант Института перспективных материалов и технологий Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), eg.ad2013@yandex.ru
Штерн Максим Юрьевич - доктор технических наук, доцент Института перспективных материалов и технологий Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), m.y.shtern@gmail.com
Рогачёв Максим Сергеевич - кандидат технических наук, ассистент Института перспективных материалов и технологий Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), rmaks 1988@yahoo. com
Терехов Дмитрий Юрьевич - младший научный сотрудник Института перспективных материалов и технологий Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), gsm.ads@yandex.ru
Бурзин Сергей Борисович - старший преподаватель Института интегральной электроники Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), sbb48@mail.ru
Штерн Юрий Исаакович - доктор технических наук, профессор Института перспективных материалов и технологий Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), hptt@miee.ru
Шерченков Алексей Анатольевич - доктор технических наук, профессор Института перспективных материалов и технологий Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), aa_sherchenkov@rambler.ru
References
1. Kumar A., Bano S., Govind B., Bhardwaj A., Bhatt K., Misra D. K. A review on fundamentals, design and optimization to high ZT of thermoelectric materials for application to thermoelectric technology. J. Electron. Mater., 2021, vol. 50, iss. 11, pp. 6037-6059. https://doi.org/10.1007/s11664-021-09153-7
2. Lv S., Qian Z., Hu D., Li X., He W. A comprehensive review of strategies and approaches for enhancing the performance of thermoelectric module. Energies, 2020, vol. 13, iss. 12, art. no. 3142. https://doi.org/ 10.3390/en13123142
3. Zhai J., Wang T., Wang H., Su W., Wang X., Chen T., Wang C. Strategies for optimizing the thermoelectricity of PbTe alloys. Chinese Phys. B, 2018, vol. 27, no. 4, art. ID: 047306. https://doi.org/10.1088/1674-1056/27/4/047306
4. Shtern M. Yu., Sherchenkov A. A., Shtern Yu. I., Rogachev M. S., Babich A. V. Thermoelectric properties and thermal stability of nanostructured thermoelectric materials on the basis of PbTe, GeTe, and SiGe. Nanobiotechnol. Russia, 2021, vol. 16, iss. 3, pp. 363-372. https://doi.org/10.1134/S2635167621030174
5. Khvesyuk V. I., Skryabin A. S. Heat conduction in nanostructures. High Temp., 2017, vol. 55, iss. 3, pp. 434-456. https://doi.org/10.1134/S0018151X17030129
6. Shtern M. Yu. Development and application of a research technique to study thermal and electrophysical parameters of thermoelectric materials at temperatures up to 1200 K. 2019 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). St. Petersburg, Moscow, IEEE, 2019, pp. 1920-1926. https://doi.org/10.1109/EIConRus.2019.8657108
7. Korchagin E., Shtern M., Petukhov I., Shtern Yu., Rogachev M., Kozlov A., Mustafoev B. Contacts to thermoelectric materials obtained by chemical and electrochemical deposition of Ni and Co. J. Electron. Mater., 2022, vol. 51, iss. 10, pp. 5744-5758. https://doi.org/10.1007/s11664-022-09860-9
8. Terekhov D. Yu., Pepelyaev D. V., Yakubov A. O., Babich A. V., Sherchenkov A. A. Development of the photolithography process for the fabrication of flexible thin film thermoelectric generator. Izv. vuzov. Elektronika = Proc. Univ. Electronics, 2022, vol. 27, no. 5, pp. 591-602. (In Russian). https://doi.org/10.24151/ 1561-5405-2022-27-5-591-602. - EDN: CACDVA.
9. Batavin V. V., Kontsevoy Yu. A., Fedorovich Yu. V. Semiconductor materials and structures parameters measurement. Moscow, Radio i svyaz', 1985. 264 p. (In Russian).
10. Shtern M. Yu., Rogachev M. S., Sherchenkov A. A., Shtern Yu. I. Development and investigation of the effective thermoelectric materials for the multisectional generator thermoelements. Mater. Today: Proc., 2020, vol. 20 (3), pp. 295-304. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.10.066
11. Shtern M., Rogachev M., Shtern Yu., Sherchenkov A., Babich A., Korchagin E., Nikulin D. Thermoelectric properties of efficient thermoelectric materials on the basis of bismuth and antimony chalcogenides for multisection thermoelements. Journal of Alloys and Compounds, 2021, vol. 877, art. ID: 160328. https://doi.org/10.1016/jjallcom.2021.160328
12. Xiao Y., Zhao L.-D. Charge and phonon transport in PbTe-based thermoelectric materials. npj Quant. Mater., 2018, vol. 3, art. no. 55. https://doi.org/10.1038/s41535-018-0127-y
The article was submitted 07.07.2023; approved after reviewing 31.07.2023;
accepted for publication 12.02.2024.
Information about the authors
Dmitry V. Pepelyaev - PhD student of the Institute of Advanced Materials and Technologies, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), pepelyaev-dima@mail.ru
Egor P. Korchagin - PhD student of the Institute of Advanced Materials and Technologies, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), eg.ad2013@yandex.ru
Maxim Yu. Stern - Dr. Sci. (Eng.), Assoc. Prof. of the Institute of Advanced Materials and Technologies, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), m.y.shtern@gmail.com
Maxim S. Rogachev - Cand. Sci. (Eng.), Assistant of the Institute of Advanced Materials and Technologies, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), rmaks1988@yahoo.com
Dmitry Yu. Terekhov - Junior Scientific Researcher of the Institute of Advanced Materials and Technologies, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), gsm.ads@yandex.ru
Sergey B. Burzin - Senior Lecturer of the Institute of Integrated Electronics, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), sbb48@mail.ru
Yuri I. Stern - Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Institute of Advanced Materials and Technologies, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), hptt@miee.ru
Aleksey A. Sherchenkov - Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Institute of Advanced Materials and Technologies, National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), aa_sherchenkov@rambler.ru
Вниманию читателей журнала «Известия высших учебных заведений. Электроника»
Подписку на электронную версию журнала можно оформить на сайтах:
• Научной электронной библиотеки: https://www.elibrary.ru
• ООО «Агентство «Книга-Сервис»: https://www.rucont.rLi; www.akc.ru;
https://www.pressa-rf.ru
• ООО «Урал-Пресс Округ»: https://www.ural-press.ru/catalog
• 000«ИВИС»: https://www.ivis.ru
