新しい半導体材料のTeドーピングによる半導体から半導体への移行 Ba_2.75Pb_1.1Sb_4.1Se₁₀

科学分野:

• 材料科学
• 固体化学
• 無機化学

背景:

• 半導体であるアンチモンを含んだカルコゲニドは,熱電学および光電子学的用途に有望である.
• エネルギー収集と電子機器にとって 熱電特性を持つ新しい材料の開発は不可欠です

研究 の 目的:

• ポリクリスタリン・アンチモニーを含むカルコゲニド,Ba2.75Pb1.1Sb4.1Se10-δTeδ (δ = 0〜4) の新シリーズを合成し,特徴づけること.
• これらの材料の構造的,電気的,熱的性質を調査する.
• 熱電学的応用の可能性を評価する.

主な方法:

• 1073 Kで加熱した多結晶サンプルを合成する.
• マザーセレニドの構造的決定のための単結晶X線 difraktion.
• 粉末X線微分法 (PXRD) で Te置換を研究した.
• 光学バンドギャップ測定
• 773Kでの熱伝導性と電気伝導性の測定

主要な成果:

• 基因化合物Ba2.75Pb1.1Sb4.1Se10は単一性P21/c空間群で結晶する.
• ベガードの法則に従って,Se原子の40%までTeで置き換えることができます.
• δ = 0,1,2のサンプルは半導体特性を示し,δ = 3,4のサンプルは半導体特性を示している.
• Ba2.75Pb1.1Sb4.1Se10の超低熱伝導度 (κtot ≈ 0.24 W m−1 K−1) は773 Kで観察された.
• Teの置換により,電気伝導性が著しく改善され,δ = 4で773 Kの熱電性値 (zT) が向上した.

結論:

• 合成されたBa2.75Pb1.1Sb4.1Se10-δTeδシリーズは,Te置換によって調節可能な電子特性を示している.
• これらの材料は有望な低熱伝導性と改善された電気伝送性を表しており,熱電気装置の潜在的な候補となります.
• さらに最適化すれば,熱電性能が向上する可能性があります.