Влияние фотонной обработки на твердость и адгезионные свойства поверхности термоэлектрических ветвей на основе твердых растворов Bi2Te3‑Bi2Se3 и Bi2Te3‑Sb2Te3

Е.К. Белоногов, В.А. Дыбов ORCID logo , А.В. Костюченко, С.Б. Кущев ORCID logo , Д.В. Сериков ORCID logo , С.А. Солдатенко, М.П. Сумец показать трудоустройства и электронную почту
Получена 09 ноября 2019; Принята 01 марта 2020;
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: Е.К. Белоногов, В.А. Дыбов, А.В. Костюченко, С.Б. Кущев, Д.В. Сериков, С.А. Солдатенко, М.П. Сумец. Влияние фотонной обработки на твердость и адгезионные свойства поверхности термоэлектрических ветвей на основе твердых растворов Bi2Te3‑Bi2Se3 и Bi2Te3‑Sb2Te3. Письма о материалах. 2020. Т.10. №2. С.189-194
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-2-189-194

Аннотация

In the present work, the efficiency of pulsed photon processing in increasing the hardness and adhesive strength of the surface of hot-pressed semiconductor thermoelectric branches based on the Bi2Te3-Bi2Se3 (n-type) and Bi2Te3-Sb2Te3 (p-type) solid solutions. This is achieved by stimulating local recrystallization of the defective layer near the surface of semiconductor branches at a depth of 100-200 nm.В данной работе представлены результаты исследований состава, механических свойств и морфологии поверхности полупроводниковых термоэлектрических ветвей до и после импульсной фотонной обработки. Ветви получали методом горячего прессования порошка теллурида висмута, имеющего n- (Bi2Te3-Bi2Se3) и p-тип (Bi2Te3‑Sb2Te3) проводимости, и подвергали специальным обработкам, механической полировке, электрохимическому травлению и импульсному облучению фотонами ксеноновых ламп. Импульсная фотонная обработка увеличивает твердость и повышает адгезионную прочность поверхностных слоев термоэлектрических ветвей. Механическая полировка с последующей импульсной фотонной обработкой увеличивает адгезию барьерных и коммутационных слоев Mo / Ni в три раза для ветвей n-типа и в два раза для ветвей p-типа проводимости. Импульсная фотонная обработка стимулирует локальную рекристаллизацию поверхностного дефектного слоя на глубину до 100 – 200 нм, поскольку при данных режимах обработки в приповерхностном слое ветвей возникает эффективная температура ~800 К. Кроме того, такая обработка приводит к повышению твердости поверхностного слоя ветвей системы Bi2Te3‑Sb2Te3 в 1.2 раза. Барьерные функции слоя молибдена после импульсной фотонной обработки не нарушаются.

Ссылки (14)

1. X. Zhu, L. Cao, W. Zhu, Y. Deng. Adv. Mater. Interfaces. 5 (23), 1801279 (2018). Crossref
2. Y. I. Shtern, R. E. Mironov, M. Y. Shtern, A. A. Sherchenkov, M. S. Rogachev. Acta Phys. Polon. A. 129 (4), 785 (2016). Crossref
3. W. Xie, X. Tang, Y. Yan, Q. Zhang, T. M. Tritt. Appl. Phys. Lett. 94, 102111 (2009). Crossref
4. W. Brostow, T. Datashvili, H. E. Hagg Lobland, T. Hilbig, L. Su, C. Vinado, J. White. J. Mater. Res. 27, 2930 (2012). Crossref
5. M. Y. Shtern, Y. I. Shtern, A. A. Sherchenkov. Russ. Microelectron. 41 (7), 393 (2012). Crossref
6. N. Y. C. Yang, A. M. Morales. Metallurgy, Thermal Stability, and Failure Mode of the Commercial Bi-Te-Based Thermoelectric Modules. Albuquerque, NM, and Livermore, CA (2009). Crossref
7. G. C. Dannangoda, C. Key, M. Sumets, K. S. Martirosyan. J. Electron. Mater. 47, 5800 (2018). Crossref
8. H.-P. Feng, B. Yu, S. Chen, K. Collins, C. He, Z. F. Ren, G. Chen. Electrochim. Acta. 56, 3079 (2011). Crossref
9. A. I. Voronin, V. T. Bublik, N. Y. Tabachkova, Y. M. Belov, J. Electron. Mater. 40, 794 (2011). Crossref
10. I. S. Virt, T. P. Shkumbatyuk, I. V. Kurilo, I. O. Rudyi, T. Y. Lopatinskyi, L. F. Linnik, V. V. Tetyorkin, A. G. Phedorov. Semiconductors. 44, 544 (2010). Crossref
11. V. M. Ievlev. Russ. Chem. Rev. 82, 815 (2013). Crossref
12. E. Belonogov, V. Dybov, A. Kostyuchenko, S. Kushev, D. Serikov, S. Soldatenko. J. Surf. Investig. X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 13, 371 (2019). Crossref
13. ICDD PDF-2, Release, No.01-072-1836 (2004).
14. P. R. S. H. Okamoto. Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd ed. ASM International, Materials Park, Ohio, USA (1990) 1129 p.

Другие статьи на эту тему

Финансирование на английском языке

1. Ministry of Education and Science of the Russian Federation - No. 03. G25.31.0246