Percolation effects and self-organization processes in Bi₂(Te₁₋ₓSeₓ)₃ solid solutions

Abstract

The room-temperature dependences of microhardness H, electrical conductivity σ, the Seebeck coefficient S, and thermoelectric power factor P on composition of Bi₂(Te₁₋ₓSeₓ)₃ solid solutions were measured in the concentration range x = 0 - 0.07. In the intervals x = 0.0075 - 0.0175 and x = 0.025 - 0.035, an anomalous decrease in H and S and increase in σ with increasing x were observed. The first concentration-dependent anomaly was attributed to critical phenomena, accompanying a percolation-type phase transition. The percolation threshold xc and the radius of deformation spheres R₀ around Se impurity atoms were estimated. The second anomaly is assumed to be connected with a short-range ordering in the solid solution. The non-monotonic character of the dependences of H on the load on an indenter, whose behavior depended on the impurity concentration, was attributed to the interaction of the deformation fields created by dislocations and impurity atoms.Одержано залежності мікротвердості H, електропровідності σ, коефіцієнта Зеєбека S і термоелектричної потужності P від складу твердого розчину у концентраційному інтервалі x = 0 - 0.07 за кімнатної температури. В інтервалах x = 0.0075 - 0.0175 та x = 0.025 - 0.035 спостерігалося аномальне зменшення H та S та збільшення σ при зростанні x. Перша концентраційна аномалія пов'язувалася із критичними явищами, що супроводжують фазовий перехід перколяційного типу. Проведено оцінку порогу перколяції xc та радіусу деформаційних сфер R₀ навколо домішкових атомів Se. Припускалося, що друга аномалія пов'язана із ближнім впорядкуванням у твердому розчині. Немонотонний характер залежностей H выд величини навантаження на ындентор, який залежить выд концентрацыъ домышок, повёязувався ыз взаэмодыэю деформацыйних полыв, якы створюються дислокацыями та домышковими атомами.