Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование структуры низкотемпературных термоэлектрических материалов, полученных методом искрового плазменного спекания

ФИО: Степанова Т. А.

Направление: Материаловедение

Научный руководитель: к.ф-м.н. Табачкова Наталья Юрьевна

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Материаловедения полупроводников и диэлектриков

Академическая группа: ММП-14-1

Для термоэлектрического материаловедения поиск и получение новых материалов с повышенной термоэлектрической эффективностью ZT представляет ключевую проблему, поскольку величина ZT материала определяет функциональные возможности и эксплуатационные характеристики изготавливаемых на его основе термоэлектрических преобразователей энергии. Основные достижения в повышении термоэлектрической эффективности за последнее десятилетие связаны с уменьшением решеточной теплопроводности термоэлектрика. Объектом данного исследования является распространённый для низкотемпературных термоэлектрических материалов твердый раствор (Bi,Sb)2Te3. Цель данной работы – изучение физических процессов формирования структуры твердых растворов (Bi,Sb)2Te3, происходящих при искровом плазменном спекании (sps-спекании) для получения твердого раствора с пониженным значением решеточной теплопроводности.

В работе методом рентгеновской дифрактометрии обнаружено немонотонное изменение областей когерентного рассеяния (ОКР) в термоэлектрических материалах в зависимости от температуры sps-спекания. С ростом температуры от 250ºС до 400ºС размеры ОКР растут, а при температурах от 400ºС до 500ºС наблюдается уменьшение размеров ОКР. Результаты исследования методом просвечивающей электронной микроскопии позволили предположить, что уменьшение среднего размера ОКР связано с интенсивным образованием мелкодисперсных зерен при температуре sps-спекания 450ºС в результате повторной рекристаллизации. В структуре зарождение новых зерен происходит быстрее, чем рост старых. Зарождение новых центров повторной рекристаллизации происходит как на границах зерен, так и в объеме зерен, вероятно на субзернах. Обнаруженная закономерность позволяет решить задачу сохранения наносостояния при повышенных температурах sps-спекания.

Работа выполнена совместно с ОАО «Гиредмет».