Investigation of structural, thermodynamic and energy state characteristics of the ZrNi1-xRhxSn solid solution

Л.П. Ромака; Ю.В. Стадник; В.В. Ромака; П.-Ф. Рогль; В.А. Ромака; А.М. Горинь

doi:10.15330/pcss.19.2.151-158

Автор(и)

Л.П. Ромака Львівський національний університет ім. І.Франка
Ю.В. Стадник Львівський національний університет ім. І.Франка
В.В. Ромака Львівський національний університет ім. І.Франка
П.-Ф. Рогль Віденський університет
В.А. Ромака Національний університет “Львівська політехніка”
А.М. Горинь Львівський національний університет ім. І.Франка

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.19.2.151-158

Ключові слова:

електропровідність,, коефіцієнт термо-ерс, рівень Фермі, електронна структура

Анотація

Досліджено особливості кристалічної та електронної структур, термодинамічні та енергетичніхарактеристики напівпровідникового твердого розчину ZrNi_1-xRh_xSn. Показано, що у сполуці ZrNiSn одночасно існують два види структурних дефектів донорної природи, які породжують у забороненій зонідві донорні зони з різною енергією іонізації: а) донорна зона ɛ_D¹, утворена у результаті часткового, до~ 1 %, зайняття атомами Ni позиції 4а атомів Zr (механізм «апріорного легування») та глибока донорназона ɛ_D², утворена у результаті часткового зайняття атомами Ni тетраедричних пустот (Vac). Заміщення вZrNi_1-xRh_xSn у позиції 4с атомів Ni на Rh генерує структурні дефекти акцепторної природи та породжує узабороненій зоні домішкову акцепторну зону ɛ_A, що поряд з існуванням у напівпровіднику донорних зон ɛ_D¹ та ɛ_D² робить його сильно легованим та сильно компенсованим. Отримані результати дозволяютьзрозуміти механізми електропровідності термоелектричних матеріалів на основі n-ZrNiSn та шляхиусвідомленої оптимізації їхніх характеристик для отримання максимальної ефективності перетвореннятеплової енергії в електричну.

Посилання

[1] L.P. Romaka, Yu.V. Stadnyk, V.А. Romaka, А.M. Horyn, V.Ya. Krayovskii, Physics and Chemistry of solid state (in press 01.2018).
[2] V.V. Romaka, L.P. Romaka, V.Ya. Krayovskyy, Yu.V. Stadnyk, Stannides of rare earth and transition metals Stannides of rare earths and transition metals (Lvivsk. Politekhnika, Lviv, 2015).
[3] V.A. Romaka, D. Fruchart, E.K. Hlil, R.E. Gladyshevskii, D. Gignoux, V.V. Romaka, B.S. Kuzhel and R.V. Kraiovskii, Semiconductors, 44(№3), 293 (2010).
[4] B. I. Shklovskii and A. L. Efros, Electronic Properties of Doped Semiconductors (Springer, NY, 1984).
[5] T. Roisnel, J. Rodriguez-Carvajal, Mater. Sci. Forum, Proc. EPDIC7, 378-381, 118 (2001).
[6]M. Schroter, H. Ebert, H. Akai, P. Entel, E. Hoffmann, G.G. Reddy, Phys. Rev. B, 52, 188 (1995).
[7] V.L. Moruzzi, J.F. Janak, A.R. Williams, Calculated electronic properties of metals (Pergamon Press, NY, 1978).
[8] V.A. Romaka, P. Rogl, V.V. Romaka, Yu.V. Stadnyk, E.K. Hlil, V.Ya. Kraiovskii, and A.M. Goryn, Semiconductors, 47(№7), 822 (2013).
[9] P. Sauerschnig, A. Grytsiv, J. Vrestal, V.V. Romaka, B. Smetana, G. Giesterg, E. Bauer, P. Rogl, J. Alloys and Compd., 740, 1 (2018).
[10] N.F. Mott, E.A. Davis, Electron processes in non-crystalline materials (Clarendon Press, Oxford, 1979).