Термоэлектрические и механические свойства полупроводниковых твердых растворов (Bi₁₋ₓSbₓ)₂Te₃ (x = 0-0.07)

Abstract

Исследованы зависимости термоэлектрических свойств и микротвердости от состава поликристаллических полупроводниковых твердых растворов (Bi₁₋ₓSbₓ)₂Te₃ в интервале концентраций x = 0-0.07 при комнатной температуре. Обнаружен резкий рост микротвердости при одновременном снижении коэффициента Холла, коэффициента Зеебека и электропроводности при увеличении содержания сурьмы до x = 0.005-0.01, после чего при дальнейшем возрастании x до x = 0.01-0.015 характер зависимостей изменяется на обратный. Наблюдаемый эффект связывается с высокой степенью разупорядочения кристаллической решетки при введении первых порций примеси и последующими процессами релаксации при образовании перколяционных каналов в примесной подсистеме кристалла. При дальнейшем увеличении x коэффициент Холла и коэффициент Зеебека практически не изменяются с составом, а наблюдаемый при этом более сложный характер зависимости микротвердости и электропроводности от x интерпретируется как проявление процессов ближнего упорядочения в твердом растворе.

The dependences of thermoelectric properties and microhardness on the composition of polycrystalline (Bi₁₋ₓSbₓ)₂Te₃ solid solutions in the concentration range x = 0-0.07 at room temperature were investigated. A drastic growth of microhardness was discovered with a simultaneous reduction of the Hall coefficient, the Seebeck coefficient and electric conductivity with increase in antimony content x = 0.005-0.01, following which with further increase in x to x = 0.01-0.015, the type of the dependences was reversed. The observed effect is attributable to a high degree of crystal lattice disorder with the introduction of the first portions of impurity and to subsequent relaxation processes with formation of percolation channels in crystal impurity subsystem. With further increase in x, the Hall coefficient and the Seebeck coefficient practically do not change with composition, and the observed more complicated dependence of microhardness and electric conductivity on x is interpreted as a manifestation of short-range processes in a solid solution.