CALCULATION AND OPTIMIZATION THERMOELECTRIC PARAMETERS OF COMPOUNDS IV-VI (REVIEW)
Keywords:
mobility, electrical conductivity, Seebeck coefficient, ther- mal conductivity, thermoelectric power, thermoelectric figure of merit.Abstract
Detailed analysis of methods for calculating thermoelectric parameters. Established temperature ranges dominance of different types of scattering in pure crystals of compounds IV-VI (PbS, PbSe, PbTe). The theoretical calculation of the thermoelectric parameters: mobility μ, Seebeck coefficient α, electrical conductivity σ, thermal conductivity χ, thermoelectric power α2σ, figure of merit Z, dimensionless figure of merit ZT. Particular attention is paid to ways of optimizing the main parameters of the thermoelectric material for their projected use.
References
1. Handbook of Thermoelectrics / D.M. Rowe – 1995. – 701 p.
2. Фреик Д.М. Физика и технология полупроводниковых пленок / Д.М.Фреик, М.А.Галущак, Л.И.Межиловская – Львов: Изд-во Львовского университета, 1988. – 152 с.
3. Фреїк Д.М. Напівпровідникові тонкі плівки – сучасний стан (огляд) / Д.М. Фреїк, В.М. Чобанюк, Л.І.Никируй // Фізика і хімія твердого тіла. – 2006. No 3. – С. 405-417.
4. Термоэлектричество в России: История и современное состояние / Л.П.Булат, Е.К.Иорданишвили, А.А.Пустовалов, М.И.Федоров // Термоэлектричество – 2009. No4. С.7-31
5. Technology of chalcogenide thermoelements Chapter 1. Structure and properties of materials / Journal of Thermoelectricity – 2000. – No3. – P. 29-44.
6. Дашевский З. Термоэлектричество в халькогенидах свинца (глава в книге «Физика и применение полупроводников IV-VI групп») / З.Дашевский. – Под ред. Д.Хохлова. Гордон & Брич, 2002.
7. Равич Ю.И. Методы исследования полупроводников в применении к халькогенидам свинца PbSe, PbSe, PbS. / Ю.И. Равич, Б.А. Ефимова, И.А. Смирнов. –М.: Наука, 1968. – 384 c.
8. Lead Chalcogenides: Physics and Applications (Optoelectronic Properities of Semiconductors and Superlattices). – ed. by D.Khokhlov, Taylor & Francis, 2002. – 720 p.
9. Абрикосов Н.Х. Полупроводниковые материалы на основе соединений A IVBVI / Н.Х.Абрикосов, Л.Е.Шелимова. – М.: Наука, 1975. – 195 с.
10. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник. / Л.И. Анатычук. – K.: Наукова думка, 1979. – 676 с.
11. Lopez-Otero A. The use of a phase diagram as a guide for the growth of PbTe films / A. Lopez-Otero // Appl. Phys. Lett. – 1975. – N8. – P. 470-472.
12. Dalven R. Energy-Gap Anomaly in the Semiconductor Sequence PbS, PbSe and PbTe / R. Dalven // Phys. Rev. B. – 1971. – No 10. – P. 3359-3367.
13. Волков Б.А. Электронная структура точечных дефектов в полупроводниках АIVBVI / Б.А.Волков, О.А.Панкратов // ЖЭТФ. – 1985. – No 1. – С. 280-293.
14. Enhancement of Thermoelectric Efficiency in PbTe by Distortion of the Electronic Density of States / J.P.Heremans, V.Jovovic, E.S.Toberer, A.Saramat, K.Kurosaki, A.Charoenphakdee, S.Yamanaka, G.J.Snyder. // Science. – 2008. – No 5888, P. 554-557.
15. Заячук Д.М. К вопросу о доминирующих механизмах рассеяния в теллуриде свинца / Д.М. Заячук // ФТП. – 1997. – No 2. – С. 217–220.
16. Заячук Д.М. Власні дефекти та електронні процеси в AIVBVI / Д.М.Заячук, В.А.Шендеровський // Укр. фіз. журн. – 1991. – No 11. – С. 1692-1713.
17. Особенности рассеяния носителей тока в узкощелевых полупроводниках / Ф.Ф.Сизов, Г.В.Лашкарев, М.В.Радченко, В.Б.Орлецкий, Е.Т.Григорович // ФТП. – 1976. – No 6. – С. 1801-1808.
18. Weak electron-phonon coupling contributing to high thermoelectric performance in n-type PbSe / H.Wang, Y.Pei, A.D.LaLonde, G.J.Snyder // Proceeding of the NAS of the USA. – 2012. – No 25. – P. 9705–9709.
19. Lead telluride alloy thermoelectrics / A.D.LaLonde, Yanzhong Pei, Heng Wang, and G.J.Snyder // Materials today. – 2011. – No 11. – P. 526–532.
20. Зонна структура, механізми розсіювання та кінетичні явища у кристалах n-PbТe / Д.М.Фреїк, М.О.Галущак, Л.І.Никируй, В.М.Кланічка, В.М.Шперун // УФЖ. – 2001. – No 4. – С. 499-502.
21. Влияние механизмов рассеяния и зонной структуры на термоэлектрические свойства монокристалов халькогенидов свинца / Д.М.Фреик, Л.И.Никируй, В.М.Кланичка, В.М.Шперун, И.Петкович // Термоэлектричество. – 2001. – No 4. – С. 45-52.
22. Фреїк Д.М. Досягнення і проблеми термоелектрики 1. Історичні аспекти (Огляд) / Д.М.Фреїк, Л.І.Никируй, О.С.Криницький // Фізикахімія твердого тіла. – 2012. – No 2. – С. 297-318.
23. Таиров Ю.М. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов / Ю.М.Таиров, В.Ф.Цветков. – М.: Высшая школа, 1983. – 271 с.
24. Zoutendyk Z.R. Diffusive-convective physical vapor transport of PbTe from a Te-rich solid source / Z.R.Zoutendyk, W.Akutagawa // J.Cryst. Growth. – 1982. – N. 2. – P. 245-253.
25. Абрикосов Н.Х. Полупроводниковые халькогениды и сплавы на их основе / Н.Х.Абрикосов, В.Ф.Банкина, Л.В.Порецкая. – М.: Наука, 1975. – 219с.
26. Зеегер К. Физика полупроводников / К. Зеегер. – М.: Наука, 1977. – 615 с.
27. Електрон-електронне розсіювання носіїв у кристалах халькогенідів свинцю n-типу / Д.М.Фреїк, Л.І.Никируй, В.В.Нижникевич // Вісник Прикарпатського університету. Фізика. Математика. – 2001. – No. 2. – С. 71-78.
28. Термоелектричні властивості легованого телуриду свинцю PbTe:Bi(Sb) / Л.І.Никируй, Р.О.Дзумедзей, М.О.Галущак, Т.П.Гевак, Ю.В.Бандура // Фізика і хімія твердого тіла. – 2011. – No 3. – С. 589-593.
29. Кроткус А. Электропроводность узкощелевых полупроводниковА.Кроткус, З.Добровольскис. – Вильнюс: Мокслас, 1988. – 174 с.
30. Теплопровідність легованих кристалів PbTe:Bi(Sb). Теоретичні основи та розрахунок / Л.І.Никируй, Р.О.Дзумедзей, Ю.В.Бандура, Т.П.Гевак, // Фізика і хімія твердого тіла. – 2011. – No 4. – С. 882-887.
31. Шперун В.М. Термоелектрика телуриду свинцю та його аналогів / В.М.Шперун, Д.М.Фреїк, Р.І.Запухляк. – Івано-Франк.: Плай, 2000. – 250 с.
32. Zheng J.-C. Recent advances on thermoelectric materials / J.-C.Zheng // Front. Phys. China. – 2008. – No 3. – P. 269–279.
33. Yan-Ling Pei Electrical and thermal transport properties of Pb-based chalcogenides: PbTe, PbSe and PbS / Pei Yan-Ling, Liu Yong // Journal of Alloys and Compounds. – 2012. – No 40. – Р. 514.
34. Qian Zhang Heavy Doping and Band Engineering by Potassium to Improve the Thermoelectric Figure of Merit in p-Type PbTe, PbSe and PbTe1– ySey / Zhang Qian, Cao Feng, Liu Weishu, Lukas Kevin, Yu Bo, Chen Shuo, Opeil Cyril, Broido David, Chen Gang, Ren Zhifeng // Journal of the American Chemical Society. – 2012. – No 24. – Р. 10031.
35. Steven N. Girard Analysis of Phase Separation in High Performance PbTe–PbS Thermoelectric Materials / N.Girard Steven, Schmidt-Rohr Klaus, C.Chasapis Thomas, Hatzikraniotis Euripides, B.Njegic, E.M.Levin, A.Rawal, M.Paraskevopoulos Konstantinos, G.Kanatzidis Mercouri // Advanced Functional Materials. – 2013. – No 3. – Р. 23.
36. Heng Wang, Eugen Schechtel, Yanzhong Pei, G. Jeffrey Snyder, High Thermoelectric Efficiency of n-type PbS / Wang Heng, Schechtel Eugen, Pei Yanzhong, G. Jeffrey Snyder // Advanced Energy Materials. – 2013. – No 3. – Р. 1.
37. Pei Yanzhong Combination of large nanostructures and complex band structure for high performance thermoelectric lead telluride / Yanzhong Pei, Nicholas A. Heinz, Aaron LaLonde, G. Jeffrey Snyder // Energy & Environmental Science. – 2011. – No 4. – Р. 3640.
2. Фреик Д.М. Физика и технология полупроводниковых пленок / Д.М.Фреик, М.А.Галущак, Л.И.Межиловская – Львов: Изд-во Львовского университета, 1988. – 152 с.
3. Фреїк Д.М. Напівпровідникові тонкі плівки – сучасний стан (огляд) / Д.М. Фреїк, В.М. Чобанюк, Л.І.Никируй // Фізика і хімія твердого тіла. – 2006. No 3. – С. 405-417.
4. Термоэлектричество в России: История и современное состояние / Л.П.Булат, Е.К.Иорданишвили, А.А.Пустовалов, М.И.Федоров // Термоэлектричество – 2009. No4. С.7-31
5. Technology of chalcogenide thermoelements Chapter 1. Structure and properties of materials / Journal of Thermoelectricity – 2000. – No3. – P. 29-44.
6. Дашевский З. Термоэлектричество в халькогенидах свинца (глава в книге «Физика и применение полупроводников IV-VI групп») / З.Дашевский. – Под ред. Д.Хохлова. Гордон & Брич, 2002.
7. Равич Ю.И. Методы исследования полупроводников в применении к халькогенидам свинца PbSe, PbSe, PbS. / Ю.И. Равич, Б.А. Ефимова, И.А. Смирнов. –М.: Наука, 1968. – 384 c.
8. Lead Chalcogenides: Physics and Applications (Optoelectronic Properities of Semiconductors and Superlattices). – ed. by D.Khokhlov, Taylor & Francis, 2002. – 720 p.
9. Абрикосов Н.Х. Полупроводниковые материалы на основе соединений A IVBVI / Н.Х.Абрикосов, Л.Е.Шелимова. – М.: Наука, 1975. – 195 с.
10. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник. / Л.И. Анатычук. – K.: Наукова думка, 1979. – 676 с.
11. Lopez-Otero A. The use of a phase diagram as a guide for the growth of PbTe films / A. Lopez-Otero // Appl. Phys. Lett. – 1975. – N8. – P. 470-472.
12. Dalven R. Energy-Gap Anomaly in the Semiconductor Sequence PbS, PbSe and PbTe / R. Dalven // Phys. Rev. B. – 1971. – No 10. – P. 3359-3367.
13. Волков Б.А. Электронная структура точечных дефектов в полупроводниках АIVBVI / Б.А.Волков, О.А.Панкратов // ЖЭТФ. – 1985. – No 1. – С. 280-293.
14. Enhancement of Thermoelectric Efficiency in PbTe by Distortion of the Electronic Density of States / J.P.Heremans, V.Jovovic, E.S.Toberer, A.Saramat, K.Kurosaki, A.Charoenphakdee, S.Yamanaka, G.J.Snyder. // Science. – 2008. – No 5888, P. 554-557.
15. Заячук Д.М. К вопросу о доминирующих механизмах рассеяния в теллуриде свинца / Д.М. Заячук // ФТП. – 1997. – No 2. – С. 217–220.
16. Заячук Д.М. Власні дефекти та електронні процеси в AIVBVI / Д.М.Заячук, В.А.Шендеровський // Укр. фіз. журн. – 1991. – No 11. – С. 1692-1713.
17. Особенности рассеяния носителей тока в узкощелевых полупроводниках / Ф.Ф.Сизов, Г.В.Лашкарев, М.В.Радченко, В.Б.Орлецкий, Е.Т.Григорович // ФТП. – 1976. – No 6. – С. 1801-1808.
18. Weak electron-phonon coupling contributing to high thermoelectric performance in n-type PbSe / H.Wang, Y.Pei, A.D.LaLonde, G.J.Snyder // Proceeding of the NAS of the USA. – 2012. – No 25. – P. 9705–9709.
19. Lead telluride alloy thermoelectrics / A.D.LaLonde, Yanzhong Pei, Heng Wang, and G.J.Snyder // Materials today. – 2011. – No 11. – P. 526–532.
20. Зонна структура, механізми розсіювання та кінетичні явища у кристалах n-PbТe / Д.М.Фреїк, М.О.Галущак, Л.І.Никируй, В.М.Кланічка, В.М.Шперун // УФЖ. – 2001. – No 4. – С. 499-502.
21. Влияние механизмов рассеяния и зонной структуры на термоэлектрические свойства монокристалов халькогенидов свинца / Д.М.Фреик, Л.И.Никируй, В.М.Кланичка, В.М.Шперун, И.Петкович // Термоэлектричество. – 2001. – No 4. – С. 45-52.
22. Фреїк Д.М. Досягнення і проблеми термоелектрики 1. Історичні аспекти (Огляд) / Д.М.Фреїк, Л.І.Никируй, О.С.Криницький // Фізикахімія твердого тіла. – 2012. – No 2. – С. 297-318.
23. Таиров Ю.М. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов / Ю.М.Таиров, В.Ф.Цветков. – М.: Высшая школа, 1983. – 271 с.
24. Zoutendyk Z.R. Diffusive-convective physical vapor transport of PbTe from a Te-rich solid source / Z.R.Zoutendyk, W.Akutagawa // J.Cryst. Growth. – 1982. – N. 2. – P. 245-253.
25. Абрикосов Н.Х. Полупроводниковые халькогениды и сплавы на их основе / Н.Х.Абрикосов, В.Ф.Банкина, Л.В.Порецкая. – М.: Наука, 1975. – 219с.
26. Зеегер К. Физика полупроводников / К. Зеегер. – М.: Наука, 1977. – 615 с.
27. Електрон-електронне розсіювання носіїв у кристалах халькогенідів свинцю n-типу / Д.М.Фреїк, Л.І.Никируй, В.В.Нижникевич // Вісник Прикарпатського університету. Фізика. Математика. – 2001. – No. 2. – С. 71-78.
28. Термоелектричні властивості легованого телуриду свинцю PbTe:Bi(Sb) / Л.І.Никируй, Р.О.Дзумедзей, М.О.Галущак, Т.П.Гевак, Ю.В.Бандура // Фізика і хімія твердого тіла. – 2011. – No 3. – С. 589-593.
29. Кроткус А. Электропроводность узкощелевых полупроводниковА.Кроткус, З.Добровольскис. – Вильнюс: Мокслас, 1988. – 174 с.
30. Теплопровідність легованих кристалів PbTe:Bi(Sb). Теоретичні основи та розрахунок / Л.І.Никируй, Р.О.Дзумедзей, Ю.В.Бандура, Т.П.Гевак, // Фізика і хімія твердого тіла. – 2011. – No 4. – С. 882-887.
31. Шперун В.М. Термоелектрика телуриду свинцю та його аналогів / В.М.Шперун, Д.М.Фреїк, Р.І.Запухляк. – Івано-Франк.: Плай, 2000. – 250 с.
32. Zheng J.-C. Recent advances on thermoelectric materials / J.-C.Zheng // Front. Phys. China. – 2008. – No 3. – P. 269–279.
33. Yan-Ling Pei Electrical and thermal transport properties of Pb-based chalcogenides: PbTe, PbSe and PbS / Pei Yan-Ling, Liu Yong // Journal of Alloys and Compounds. – 2012. – No 40. – Р. 514.
34. Qian Zhang Heavy Doping and Band Engineering by Potassium to Improve the Thermoelectric Figure of Merit in p-Type PbTe, PbSe and PbTe1– ySey / Zhang Qian, Cao Feng, Liu Weishu, Lukas Kevin, Yu Bo, Chen Shuo, Opeil Cyril, Broido David, Chen Gang, Ren Zhifeng // Journal of the American Chemical Society. – 2012. – No 24. – Р. 10031.
35. Steven N. Girard Analysis of Phase Separation in High Performance PbTe–PbS Thermoelectric Materials / N.Girard Steven, Schmidt-Rohr Klaus, C.Chasapis Thomas, Hatzikraniotis Euripides, B.Njegic, E.M.Levin, A.Rawal, M.Paraskevopoulos Konstantinos, G.Kanatzidis Mercouri // Advanced Functional Materials. – 2013. – No 3. – Р. 23.
36. Heng Wang, Eugen Schechtel, Yanzhong Pei, G. Jeffrey Snyder, High Thermoelectric Efficiency of n-type PbS / Wang Heng, Schechtel Eugen, Pei Yanzhong, G. Jeffrey Snyder // Advanced Energy Materials. – 2013. – No 3. – Р. 1.
37. Pei Yanzhong Combination of large nanostructures and complex band structure for high performance thermoelectric lead telluride / Yanzhong Pei, Nicholas A. Heinz, Aaron LaLonde, G. Jeffrey Snyder // Energy & Environmental Science. – 2011. – No 4. – Р. 3640.
Downloads
Published
2019-03-07
How to Cite
Дзумедзей, Р. О. (2019). CALCULATION AND OPTIMIZATION THERMOELECTRIC PARAMETERS OF COMPOUNDS IV-VI (REVIEW). PRECARPATHIAN BULLETIN OF THE SHEVCHENKO SCIENTIFIC SOCIETY. Number, (1(17), 196–219. Retrieved from https://pvntsh.nung.edu.ua/index.php/number/article/view/243
