Аннотация:
Теоретически и экспериментально исследованы зависимости электропроводности и термоэдс от размеров зерен в нанокристаллическом материале на основе твердых растворов Bi$_2$Te$_3$–Sb$_2$Te$_3$$p$-типа. Проведен расчет времени релаксации при рассеянии дырок на границах нанозерен в изотропном поликристалле с учетом энергетической зависимости вероятности туннелирования носителей и зависимости интенсивности рассеяния от размеров нанозерен $L_n$. Уменьшение вероятности граничного рассеяния с ростом энергии носителей приводит к увеличению термоэдс. Зависимости термоэдс и электропроводности от размера нанозерен, полученные с учетом граничного рассеяния и рассеяния на акустических фононах, хорошо согласуются с экспериментом. В рассматриваемом материале коэффициент термоэдс увеличивается на 10–20% по сравнению с исходным твердым раствором при $L_n$ = 20–30 nm. Это может привести к увеличению термоэлектрической эффективности на 20–40% при условии, что уменьшение электропроводности и решеточной теплопроводности скомпенсируют друг друга. Несмотря на отсутствие полной компенсации, в исследованных образцах удалось увеличить термоэлектрическую эффективность до значения $ZT$ = 1.10–1.12.
Полный текст:
PDF файл (178 kB)
