Структура и свойства среднетемпературного термоэлектрического материала Cu2Se, полученного методом искрового плазменного спекания

Селенид меди является перспективным термоэлектрическим материалом p-типа проводимости с шириной запрещенной зоны ~ 1,0 эВ, который характеризуется максимальной по сравнению с другими материалами термоэлектрической эффективностью Z в области температур выше 450 ^оС. Но практическое использование селенида меди тормозится из-за нестабильности его термоэлектрических характеристик при высокотемпературных испытаниях. Нестабильность термоэлектрических характеристик селенида меди может быть связана с условиями получения и физико-химическими особенностями селенида меди -  чрезвычайно высокой подвижностью катионов, инкогруэнтным характером сублимации, наличием фазового перехода и зависящая от температуры граница области гомогенности высокотемпературной α – фазы со стороны меди.

Цель данной работы – исследование влияния режимов получения селенида меди на термоэлектрические свойства и структуру объемного материала.

Порошок Cu₂Se получали методом механохимического синтеза из исходных компонентов в шаровой мельнице. Консолидацию порошков проводили методом искрового плазменного спекания. Температурные зависимости электропроводности и термоэдс измеряли в интервале температур 25 – 700 ^ºС на установке ZEM 3. Температуропроводность и удельную теплоемкость измеряли методами лазерной вспышки и дифференциальной сканирующей калориметрии соответственно. Фазовый анализ и структурные исследования проводили методом рентгеновской дифрактометриии сканирующей электронной микроскопии.

По результатам работы выбрано время механохимического синтеза, позволяющее получать однофазный материал нужного стехиометрического состава. Показано изменение фазового состава порошков с увеличением времени помола.  Проведены исследования влияния режимов искрового плазменного спекания на структуру, фазовый состав и термоэлектрические свойства селенида меди.

Работа выполнена под руководством д.ф-м.н., проф. Бублика В.Т. и к.ф-м.н., доц. Табачковой Н.Ю.