Анализ анизотропии свойств на основе изучения текстуры крупнозернистых слитков термоэлектрических материалов.

В качестве основных материалов для термоэлектрических охлаждающих устройств и термогенераторов, работающих при температурах ниже 300 ⁰С, используются твердые растворы на основе халькогенидов висмута и сурьмы. Эти соединения имеют ромбоэдрическую кристаллическую решетку и слоистую структуру, что определяет значительную кристаллографическую анизотропию, и связанную с ней анизотропию физических свойств: вдоль плоскостей спайности значения этих свойств значительно больше, чем поперек. Термоэлектрическая эффективность определяется добротностью Z, зависящей от отношения анизотропных коэффициентов элекро- и теплопроводности.

В данной работе проведен анализ анизотропии свойств твердого раствора Bi₂Se_0,3Te_2,7. Построены указательные поверхности для удельной электропроводности, теплопроводности и коэффициентов термоэлектрической эффективности и термического расширения. По полученным данным можно легко оценивать влияние ориентации кристаллитов на электрофизические свойства образца.

Показано, что текстура является важным фактором, формирующим анизотропию свойств и технологическую пригодность слитка для изготовления модулей. Проведен анализ анизотропии свойств на основе изучения текстуры в слитках, полученных методом зонной плавки и модифицированным методом Бриджмена (выращивание термоэлектрических пластин в плоской полости).

Анализ текстуры показал, что для предложенного метода кристаллизации существенным фактором, влияющим на формирование структуры твердых растворов термоэлектрического материала, является не только скорость кристаллизации, но и конструктивное исполнение кристаллизационной полости. При уменьшении толщины пластины в результате изменения условий теплоотвода в тонком зазоре можно получить более совершенную структуру.

Научный руководитель – с.н.с., к.ф.-м.н. Табачкова Н.Ю., инж. 1 кат. Воронин А.И.