Experimental studies of a new thermoelectric material based on semiconductor solid solution Ti1-xAlxNiSn

Ю. Стадник; В.А. Ромака; Л. Ромака; А. Горинь; В. Пашкевич

doi:10.15330/pcss.25.1.157-163

Автор(и)

Ю. Стадник Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна
В.А. Ромака Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
Л. Ромака Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна
А. Горинь Львівський національний університет імені Івана Франка, Львів, Україна
В. Пашкевич Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.25.1.157-163

Ключові слова:

напівпровідник, електропровідність, коефіцієнт термо-ерс, рівень Фермі

Анотація

Досліджено структурні, електрокінетичні та енергетичні властивості напівпровідникового твердого розчину Ti_1-xAl_xNiSn, отриманого уведенням до структури пів-Гейслерової фази TiNiSn атомів Al шляхом заміщення у кристалографічній позиції 4а атомів Ті. Показано, що на ділянці концентрацій х = 0–0.01 атоми Al, в основному, заміщають у позиції 4с атоми Ni, генеруючи акцепторні стани. Встановлено, що за температур Т = (80–160) К співвідношення концентрацій іонізованих акцепторних та донорних станів у
n-Ti_1-xAl_xNiSn, х = 0–0.04, є незмінним, однак концентрація донорів є більшою. За вищих температур, Т ≥ 250 К, відбувається іонізація глибоких донорних станів, які існували в n-TiNiSn як результат «апріорного легування» напівпровідника. Виявлено додатковий механізм генерування донорних станів у
n-Ti_1-xAl_xNiSn при частковому зайнятті атомами Al тетраедричних пустот структури. Співвідношення концентрацій генерованих донорно-акцепорних станів визначає положення рівня Фермі ε_F та механізми провідності n-Ti_1-xAl_xNiSn. Досліджений напівпровідниковий твердий розчин є перспективним термоелектричним матеріалом.

Посилання

Casper А., Graf T., Chadov S., Balke B., Felser C., Half-Heusler compounds: novel materials for energy and spintronic applications, Semicond. Sci. Technol. 27, 063001 (2012); https://doi.org/10.1088/0268-1242/27/6/063001.

Romaka V.A., Stadnyk Yu.V., Krayovskyy V.Ya., Romaka L.P., Guk O.P., Romaka V.V., Mykyychuk M.M., Horyn A.M., The latest heat-sensitive materials and temperature transducers, Lviv Polytechnic Publishing House, Lviv (2020); https://opac.lpnu.ua/bib/1131184. [in Ukrainian].

Anatychuk L.I., Thermoelements and thermoelectric devices. Reference book, Naukova dumka, Kyiv (1979). [in Russian].

Romaka V.A., Fruchart D., Stadnyk Yu.V., Tobola J., Gorelenko Yu.K., Shelyapina M.G., Romaka L.P., Chekurin V.F., Conditions for attaining the maximum values of thermoelectric power in intermetallic semiconductors of the MgAgAs structural type, Semiconductors 40(11), 1275 (2006); https://doi.org/10.1134/S1063782606110054.

Romaka V.A., Rogl P., Romaka V.V., Hlil E.K., Stadnyk Yu.V., Budgerak S.M., Features of a priori Heavy Doping of the n-TiNiSn Intermetallic Semiconductor, Semiconductors 45(7), 850 (2011); https://doi.org/10.1134/S1063782611070190.

Akselrud L., Grin Yu., WinCSD: software package for crystallographic calculations (Version 4), J. Appl. Cryst. 47, 803 (2014); https://doi.org/10.1107/S1600576714001058.

Shklovskii B.I. and Efros A.L., Electronic properties of doped semiconductors, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (1984). https://doi.org/10.1007/978-3-662-02403-4.

Mott N.F. and Davis E.A., Electron processes in non-crystalline materials, Clarendon Press, Oxford (1979); https://doi.org/10.1002/crat.19720070420.

Romaka V.A., Hlil E.K., Skolozdra Ya.V., Rogl P., Stadnyk Yu.V., Romaka L.P., Goryn A.M., Features of the Mechanisms of Generation and “Healing” of Structural Defects in the Heavily Doped Intermetallic Semiconductor n-ZrNiSn, Semiconductors 43, 1115 (2009); https://doi.org/10.1134/S1063782609090024.