Термоэлектрические и тепловые свойства суперионных сплавов AgxCu2-xSe (x=0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.25)

М.Х. Балапанов, Р.Х. Ишембетов, К.А. Кутербеков, М.М. Кубенова, В.Н. Даниленко, К.С. Назаров, Р.А. Якшибаев показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 19 октября 2016; Исправлена: 22 ноября 2016; Принята: 30 ноября 2016
Цитирование: М.Х. Балапанов, Р.Х. Ишембетов, К.А. Кутербеков, М.М. Кубенова, В.Н. Даниленко, К.С. Назаров, Р.А. Якшибаев. Термоэлектрические и тепловые свойства суперионных сплавов AgxCu2-xSe (x=0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.25). Письма о материалах. 2016. Т.6. №4. С.360-365
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2016-4-360-365

Аннотация

В работе описаны результаты исследований термоэлектрических и тепловых свойств сплавов AgxCu2-xSe (x=0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.25). Образцы AgxCu2-xSe с малым содержанием серебра были получены методом твердотельного синтеза из элементов особой чистоты при 500 оС в среде аргона. Образец Ag0.25Cu1.75Se был получен твердофазной реакцией смеси Ag2Se и Cu2Se при 400 оС в среде аргона. Рентгенофазовый анализ при комнатной температуре выявил наличие в образцах трех фаз: орторомбической фазы Cu2Se, кубической фазы Cu1.8Se и орторомбической фазы AgCuSe. Фазовые переходы в образцах были исследованы методом ДСК – калориметрии. Теплота фазового перехода в кубическую фазу составила для Ag0.01Cu1.99Se (3.5 ± 0.3) кДж/моль. Для образца Ag0.25Cu1.75Se теплота фазового перехода в кубическую фазу оказалась равной (3.1 ± 0.3) кДж/моль. Кроме интенсивного пика суперионного фазового перехода, занимающего область температур 373-423 К, отмечены слабые тепловые эффекты при 317 К для Ag0.01Cu1.99Se, при 316 К и 437 К для Ag0.25Cu1.75Se. В исследованном интервале температур 290 - 770 К электронная проводимость σ снижается, а коэффициент α электронной термо-эдс повышается с ростом содержания серебра в сплаве. Для состава Ag0.03Cu1.97Se теплопроводность λ после суперионного фазового перехода монотонно убывает от 0.54 до 0.34 Вт м-1К-1 в интервале 420 – 650 К, в результате термоэлектрическая эффективность ZT = σα2T/λ монотонно растет, достигая значения ZT = 1 при 650 К.

Ссылки (31)

1. H. Liu, X. Shi, F. Xu, L. Zhang, W. Zhang, L. Chen, Q. Li, C. Uher, T. Day, and G. J. Snyder. Nat. Mater. 11, 422 - 425 (2012). Crossref
2. S. Ballikaya, H. Chi, J. R. Salvador and C. Uher. J. Mater. Chem. A. 1, 12478 - 12484 (2013). Crossref
3. T. W. Day, K. A. Borup, T. Zhang, F. Drymiotis, D. R. Brown, X. Shi, L. Chen, B. B. Iversen, G. J. Snyder. Materials for Renewable and Sustainable Energy. 3, 26 - (2014). Crossref
4. Yushina L. D. Solid state chemotronics. Ekaterinburg: Ural Department of Russian Academy of Sciences (2003) 204 p. (In Russian) Юшина Л. Д. Твердотельная хемотроника. Екатеринбург: УРО РАН. 2003. 204 с.
5. M. Kh. Balapanov, I. B. Zinnurov, G. R. Akmanova. Physics of the Solid State. 48, 1868 - 1871 (2006). Crossref
6. A. Casu, A. Genovese, L. Manna, P. Longo, J. Buha, G. A. Botton, S. Lazar, ¶M. U. Kahaly, U. Schwingenschloegl, M. Prato, H. Li, S. Ghosh, F. Palazon, F. De Donato, S. L. Mozo, E. Zuddas, and A. Falqui. ACS Nano, 10, 2406 - 2414 (2016). Crossref
7. M. C. Nguyen, , J. H. Choi, , X. Zhao, C. Z. Wang, Z. Zhang, K. M. Ho. Physical Review Letters, 111, 165502 (2013). Crossref
8. Y. Tashiro, K. Taniguchi, H. Miyasaka. Electrochimica Acta. 210, 655 - 661 (2016). Crossref
9. W. Zhang, J. Xu, Z. Yang, S. Ding, C. Zeng, L. Chen, Q. Wang. Adv. Funct. Mater. 19, 1759 - 1766 (2009). Crossref
10. A. Wolf, T. Kodanek and D. Dorfs. Nanoscale, 7, 19519 - 19527 (2015). Crossref
11. P. Kumar, K. Singh. Struct. Chem., 22, 103 - 110 (2011). Crossref
12. C. M. Hessel, V. P. Pattani, M. Rasch, M. G. Panthani, B. Koo, J. W. Tunnell, B. A. Korgel. / Nano Lett. 11, 2560 - 2566 (2011). Crossref
13. X. Liu, W.-C. Law, M. Jeon, X. Wang, M. Liu, C. Kim, P. N. Prasad, M. T. Swihart. Adv. Health. Mat. 2, 952 - 957 (2013). Crossref
14. M. A. Korzhuev, V. F. Bankina, B. F. Gruzinov, G. S. Bushmarina. Semiconductors. 23, 959 (1989). (In Russian) М. А. Коржуев, В. Ф. Банкина, Б. Ф. Грузинов, Г. С. Бушмарина. Физика и техника полупроводников. 23, 1545 - 1551 (1989).
15. A. A. Voskanyan, P. N. Inglizyan, S. P. Lalikin, I. A. Plutto, Y. M. Shevchenko. Soviet physics. Semiconductors. (1978). (In Russian) А. А. Восканян, П. Н. Инглизян, С. П. Лалыкин, И. А. Плютто, Я. М. Шевченко. Физика и техника полупроводников. 12, 2096 - 2099 (1978).
16. R. A. Yakshibaev, V. N. Konev, M. K. Balapanov, Sov. Phys. Solid State 26, 2189 - 2191. (1984) (In Russian) Р. А. Якшибаев, В. Н. Конев, М. Х. Балапанов. Физика твердого тела. 26, 3641 - 3645 (1984).
17. N. Kh. Abrikosov, V. F. Bankina, L. V. Poretskaya, E. V. Skudnova, and S. N. Chizhevskaya. Poluprovodnikovye Khal’kogenidy i Splavy na Ikh Osnove (Semiconducting Chalcogenides and Alloys on Their Basis). Moscow: Nauka, 1975. (In Russian) Н. Х. Абрикосов, В. Ф. Банкина, Л. В. Порецкая, Е. В. Скуднова, С. Н. Чижевская. Полупроводниковые халькогениды и сплавы на их основе. М.: Наука, (1975). 220 с.
18. O. Milat, Z. Vucic, B. Ruscic. Solid State Ionics 23, 37 (1987). Crossref
19. S. A. Danilkin, M. Avdeev, M. Sale, T. Sakuma. Solid State Ionics. 225, 190 - 193 (2012). Crossref
20. T. Ohtani, Y. Tachibana, J. Ogura, T. Miyaka, Y. Okada, Y. Yokota. J. Alloys and Comp. 279, 136 - 141 (1998). Crossref
21. R. A Yakshibaev., V. N. Konev, N. N. Mukhamadeeva, M. Kh. Balapanov. Izv. Akad. Nauk SSSR, Neorg. Mater. 24, 501 - 503 (1988). (In Russian) R. А. Якшибаев, В. Н. Конев, Н. Н. Мухамадеева, М. Х. Балапанов. Изв. АН СССР. Неорг. мат. 24, 501 - 503 (1988).
22. S. Miyatani. J. Phys. Soc. Japan, 34, 422 - 432 (1973). Crossref
23. V. M. Berezin, and G. P. Vyatkin. Superionnye poluprovodnikovye khal’kogenidy (Superionic Chalcogenide Semiconductors), Chelyabinsk: Yuzhno-Ural. Gos. Univ., 2001. 135 p. (In Russian) В. М. Березин, Г. П. Вяткин. Суперионные полупроводниковые халькогениды. Челябинск.: Изд. Ю. УрГУ, 2001. 135 с.
24. D. R. Brown, T. Day, T. Caillat, and G. J. Snyder. J. of electr. mat. 42, 2014 - 2019 (2013). Crossref
25. C. Wagner. Progr. in Sol. Chem. Phys., 7, 1 - 37 (1972). Crossref
26. P. Peranantham, Y. L. Jeyachandran, C. Viswanathan, N. N. Praveena, P. C. Chitra, D. Mangalaraj, and Sa. K. Narayandass. Mater. Charact. 58, 756 (2007). Crossref
27. R. M. Murray, R. D. Heyding. Canadian Journal of Chemistry. 53, 878 - 887 (1975). Crossref
28. K. Chrissafis, N. Vouroutzis, K. M. Paraskevopoulos, N. Frangis, C. Manolikas. J. Alloys and Comp. 385, 169 - 172 (2004) doi. Crossref
29. X. Xing-Xing, X. Wen-Jie, T. Xin-Feng and Z. Qing-Jie. Chin. Phys. B 20, 087201 (2011). Crossref
30. P. Kubaschewski, and H. Nolting. Ben Bunsen-Ges. Phys. Chem., 77, 70 - 74 (1973). Crossref
31. N. Kh. Abrikosov, V. F. Bankina, M. A. Korzhuev, G. K. Demensky, O. A. Teplov. Sov. Phys. Solid State 25, 2911 - 2916 (1983). (In Russian) Н. Х. Абрикосов, В. Ф. Банкина, М. А. Коржуев, Г. К. Деменский, О. А. Теплов. Физика твердого тела. 25, 2911 - 2916 (1983).

Цитирования (1)

1.
E. A. Fedorova, L. N. Maskaeva, V. F. Markov, V. I. Voronin, V. G. Bamburov. Inorg Mater. 55(2), 106 (2019). Crossref