WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Отмеченные выше особенности непосредственно свя- свойства которых представлены на рис. 3. Для слабо заны с введением в Bi2Te3 селена. Когда добавка Se мала, легированного твердого раствора с 4 ат% Se (x = 0.12) малы и производимые ею изменения в свойствах, хотя все точки в области примесной проводимости удовлеони присутствуют и имеют тот же характер. Чтобы это творительно ложатся на прямую 1 с наклоном s = 0.36, подтвердить, воспользуемся результатами [2] для твер- т. е. эффективная масса плотности состояний растет Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. 814 П.П. Константинов, Л.В. Прокофьева, Ю.И. Равич, М.И. Федоров, В.В. Компаниец связанные с отсутствием данных по изменению не только коэффциента анизотропии, но и фактора Холла, когда в рассеяние включается указанный выше механизм. Тем не менее общие тенденции можно выясить, сопоставляя холловские данные для образцов, разных по составу и уровню легирования. В настоящей работе имеется только первый результат планируемых систематических исследований такого рода и относится он к расматриваемому образцу Bi2Te2.7Se0.3 (рис. 3). При измерении коэффициента Холла направления электрического тока и холловского поля лежали в плоскости скола, а магнитное поле было перпендкулярно ей. Полагая, что наблюдаемое падение 123 с ростом температуры Рис. 4. Температурные зависимости эффективной массы для отражает рост концентрации электронов, мы учли этот слабо легированных твердых растворов Bi2Te2.88Se0.12 (1) эффект в расчете и для зависимости m(T ) получили и Bi2Te2.7Se0.3 (2 и 2 ). 2 — N = const (T ), 2’ — N = f (T ).

кривую 2 на рис. 4. В этом случае все расчетные точки удовлетворительно ложатся на прямую m T0.22. Принимая во внимание, что еще большее уменьшение 123 с 0.температурой на образце такого же состава и близкого с температурой по закону m T, что указывает по свойствам наблюдалось в [3], можно заключить, что на непараболичность электронного спектра. Меньшая рост концентрации электронов с температурой в данных величина s = 0.04 для более легированного образца [6] материалах вполне вероятен. Наблюдаемые особенности согласуется с полученным результатом, так как непаполучают качественное объяснение.

раболичность в сильно вырожденных образцах не приОстается вопрос, что является резервуаром, из котоводит к значительному температурному росту усредрого электроны переходят в зону проводимости при поненной эффективной массы. Температурное поведение эффективной массы в твердом растворе Bi2Te2.7Se0.3 вышении температуры. Здесь могут быть разные варианты. Один, связанный с неоднородностью материала, был в диапазоне от 240 до 120 K качественно такое же, уже указан выше. В другом случае можно допустить обослабевает лишь скорость роста, m T0.21 (кривая 2).

разование уровня структурных или примесных дефектов Однако при T < 120 K характер зависимости меняется вблизи дна зоны проводимости. В рамках этой модели на обратный: эффективная масса начинает расти с понаходит объяснение более крутой ход электропроводнижением температуры. Это может означать, что либо ности при T < 125 K в твердых растворах Bi2Te3-x Sex описание рассеяния выражением -0.5 при низких с x = 0.3 и 0.36 и S 200 мкВ/K при 84 K [3], о чем температурах становится некорректным, либо допущеупоминалось выше. Наконец, резервуаром электронов ние о постоянстве концентрации в зоне проводимости не может быть тяжелая зона проводимости, существование имеет достаточных оснований. В первом случае очевидкоторой в данных материалах рассматривается в ряде но, что для продолжения линейного спада эффективной работ [7–9]. Малый зазор, отделяющий ее от легкой массы с уменьшением T ниже 120 K отрицательный зоны, при 0 K и его положительный температурный показатель степени в вышеприведенной зависимости коэффициент могут способствовать перетеканию носивремени релаксации от энергии должен становиться телей в легкую зону при повышении температуры; в меньше по абсолютной величине, что будет свидетельэтом случае величина эффективной концентрации будет ствовать об усилении рассеяния низкоэнергетических возрастать. Для получения достоверной информации о электронов. Последнее может возникнуть, например, структуре электронного спектра в данных материалах в твердых растворах с неоднородным распределением необходим более широкий и последовательный экспекомпонентов по образцу, приводящим к появлению римент; исключительно полезным было бы расширение случайного рельефа дна зоны проводимости. В этом температурного интервала до 4.2 K.

случае возможна и локализация при низких температурах. В слабо легированных образцах этот механизм Работа выполнена при поддержке Российского фонда рассеяния носителей тока при низких температурах фундаментальных исследований (грант № 03-02-17605).

может оказаться доминирующим.

Имеется и вторая возможная причина появления Список литературы аномалии в полученной зависимости m(T ): рост концентрации электронов с температурой. В этом случае [1] В.А. Кутасов, Л.Н. Лукьянова, П.П. Константинов. ФТТ, 41, встает вопрос о структуре электронного спектра в 187 (1999).

данных материалах. Полезная информация может быть [2] В.А. Кутасов, Л.Н. Лукьянова, П.П. Константинов. ФТТ, 42, получена из температурных данных по эффекту Холла.

1985 (2000).

К сожалению, определение температурного поведения [3] В.А. Кутасов, Л.Н. Лукьянова, П.П. Константинов, концентрации электронов наталкивается на трудности, Г.Т. Алексеева. ФТТ, 39, 483 (1997).

Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып. Особенности термоэлектрических свойств слабо легированных твердых растворов Bi2(TeSe)3 [4] Е.А. Гуриева, П.П. Константинов, Л.В. Прокофьева, Ю.И. Равич, М.И. Федоров. ФТП, 37, 292 (2003).

[5] Б.М. Аскеров. Кинетические эффекты в полупроводниках (Л., Наука, 1970).

[6] Б.М. Гольцман, Г.Н. Иконникова, В.А. Кутасов, Ю.И. Равич.

ФТТ, 27, 542 (1985).

[7] Б.М. Гольцман, В.А. Кудинов, И.А. Смирнов. Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе Bi2Te3 (М., Наука, 1972).

[8] H. Khler. Phys. St. Sol. (b), 73, 95 (1976).

[9] H. Khler, W. Haigis, von Middendorff. Phys. St. Sol. (b), 78, 637 (1976).

Редактор Л.В. Шаронова Particular features of thermoelectrical properties of Bi2(TeSe)3 weakly doped solid solutions P.P. Konstantinov, L.V. Prokof’eva, Yu.I. Ravich, M.I. Fedorov, V.V. Kompaniets+ Ioffe Physicotechnical Institute, Russian Academy of Sciences, 194021 St. Petersburg, Russia Saint-Petersburg State Polytechnical University, 195251 St. Petersburg, Russia + OAO (Open Joint-Stock Company), Institute for Applied Physics Kriotherm“, ” 197348 St. Petersburg, Russia

Abstract

Thermoelectrical properties and thermoelectrical figure of merit Z of a weakly doped n-Bi2Te2.7Se0.3 solid solution have been studied in the temperature range of (84-300) K. The results have been compared to those of PbTe0.9Se0.1 solid solution with a close magnitude of thermopower S at 84 K. Aside from the lower themal conductivity, the greater electrical conductivity and its considerably weaker temperature dependence are inherent in the Bi2Te2.7Se0.3 alloy. As a consequence, the power coefficient for the samples of the optimum properties begins to decrease only when the minor charge carrier concentration becomes appreciable.

Here the |S| value exceeds much the standard magnitude of 200 µV/K. An electron concentration lowering decreases the Zmax value and reduces its temperature insignificantly; therefore, an expected influence on the average value of Z in the range of (77-300) K is not observed. Similar features are peculiar to Bi2Te2.88Se0.12 too, being not so pronounced. For both of alloys the linear extrapolation of thermopower at T 0 K does not lead to zero values of S; the higher Se concentration, the more this discrepancy.

The experimental results are discussied taking into account possible changer in dominating scattering mechanisms as well as in the mobile carrier concentration and the electron energy spectrum.

Физика и техника полупроводников, 2004, том 38, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.