Модификация свойств приповерхностного слоя термоэлектрика Bi2Te3-xSex в результате фотонной обработки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Сериков Дмитрий Владимирович

• Сериков Дмитрий Владимирович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Сериков Дмитрий Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 Литературный обзор

1.1 Низкотемпературные термоэлектрические материалы

1.2 Структура и свойства халькогенидов висмута и сурьмы

1.3 Термоэлектрическая добротность и способы её повышения

1.4 Термоэлектрический элемент и факторы, влияющие на его надежность

1.4.1 Влияние температурно-циклических нагрузок

1.4.2 Влияние качества поверхности термоэлектрических ветвей

1.5 Способы обработки поверхности термоэлектрических ветвей

1.5.1 Механическая и химическая обработка

1.5.2 Электро-химическая полировка

1.5.3 Плазмо-химическая подготовка

1.5.4 Фотонная обработка

1.5.4.1 Лазерная обработка

1.5.4.2 Особенность взаимодействия с лазерным излучением

1.5.4.3 Фотонная обработка некогерентным излучением

1.5.4.4 Обработка компактированных термоэлектриков некогерентным излучением

1.5.4.5 Фотонная обработка ксеноновыми лампами 49 ГЛАВА 2 Методика эксперимента

2.1 Объекты исследования, способы их получение и обработки

2.2 Методы исследования 59 ГЛАВА 3 Структура и состав горячепрессованного Б12Те3-хЗех

3.1 Исходные образцы

3.2 Образцы после фотонной обработки

3.3 Выводы к Главе

ГЛАВА 4 Механические свойства

4.1 Твердость и модуль упругости

4.2 Адгезионная прочность барьерно-коммутационных покрытий

4.3 Барьерные свойства покрытия

4.4 Выводы к Главе 4 105 ГЛАВА 5 Термоэлектрические свойства

5.1 Электрофизические свойства

5.2 Теплопроводность и термоэлектрическая добротность

5.3 Выводы к Главе 5 122 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 124 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модификация свойств приповерхностного слоя термоэлектрика Bi2Te3-xSex в результате фотонной обработки»

Актуальность темы.

Термоэлектрические (ТЭ) устройства находят широкое применение во многих научно-технических и бытовых отраслях, начиная от преобразователей тепловой энергии на космических аппаратах, до прецизионных охладителей в медицинских и радиоэлектронных приборах [1,2]. В температурном диапазоне 200-500 К, наилучшими показателями преобразования тепловой и электрической энергии обладают системы твердых растворов Bi2Te3, n-(Bi2Te3-xSex) и p-(Bi2-xSbxTe3). Применение порошковой технологии позволяет получать поликристаллические материалы вышеуказанных составов, отличающиеся высокой прочностью, но значительно уступающие монокристаллическим в достижении максимальной термоэлектрической добротности 7Т.

Известно, что повышение 7Т поликристаллических образцов из твердых растворов Bi2Teз, n-(Bi2Teз-xSex) и p-(Bi2-xSbxTeз) возможно с помощью нано-структурирования. Особенно хорошие результаты продемонстрированы на материалах p-(Bi2-xSbxTeз), где 7Т достигает ~ 1,5 и более. В свою очередь, у материалов n-(Bi2Te3-xSex), 7Т едва превышает единицу [3,4,5].

ТЭ модули состоят из ветвей п- и р- типа, которые соединены посредством коммутационных шин. Для исключения диффузии припоя в объем термоэлектрического материала ветви, её поверхность покрывают тонким слоем проводящего барьерного покрытия. Такой слой должен предотвращать диффузию, обладать высокой адгезией и низким контактным сопротивлением.

Одной из основных причин выхода ТЭ модуля из строя является деградация барьерно-коммутационного покрытия ветвей при термоциклических нагрузках. Она может быть вызвана низкой адгезией барьерного слоя, из-за плохого качества поверхности ветви, либо низкой прочностью самого материала в приповерхностной области.

Для улучшения качества поверхности и приповерхностного слоя, перед нанесением барьерно-коммутационного покрытия, ветви подвергают

механической шлифовке, химическому или электрохимическому травлению, ионной обработке. Такие способы обработки довольно эффективны, но в то же время многостадийны и требуют контроля большого количества технологических факторов.

В связи с этим, большой интерес представляют способы обработки материала, позволяющих приводить к улучшению его эксплуатационных характеристик, отличающиеся при этом простотой и малым временем исполнения.

В качестве такого способа подготовки поверхности может рассматриваться фотонная обработка (ФО) широкополосным излучением. Эффективность быстрой фотонной обработки (т < единицы секунд) продемонстрирована в изменении структуры и свойств разного рода материалов, например, в упрочнении и повышении твердости аморфных сплавов [6], получении высокодисперсных фаз при кристаллизации или рекристаллизации тонких пленок [7,8], улучшении магнитных и антикоррозионных свойств аморфных и нанокри-сталлических сплавов на основе железа [9,10]. Из литературы известно, что фотонная обработка поверхности горячепрессованных составов как р- так и п-типа некогерентным излучением, перед нанесением слоя металлизации, способствует улучшению электрических характеристик в зоне контакта металла с полупроводником, и получению более прочной и однородной связи Ме-ТЭ материал [11], однако, результаты таких исследований отражены в единичных работах и требуют проведения более глубоких и системных исследований.

Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках постановления Правительства Российской Федерации от 9 апреля 2010 г. № 218 (Договор № 03.G25.31.0246) и государственного задания проект № FZGM-0007 «Нелинейные явления в функциональных и конструкционных гетероструктурах на основе оксидных систем».

Цель работы - установление закономерностей структурных превращений, изменений механических и термоэлектрических свойств

приповерхностного слоя термоэлектрика Bi2Te3-xSex (п-тиш), модифицированного в процессе фотонной обработки мощным излучением ксеноновых ламп.

Для достижения поставленной цели предполагается решение следующих задач:

1. Сравнительные исследования методами рентгеновской дифрактоме-рии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, атомно-си-ловой микроскопии, фазового состава, ориентации, субструктуры и морфологии поверхности термоэлектрика Bi2Te3-xSex, прошедшего фотонную обработку мощным излучением ксеноновых ламп в вакууме и в среде аргона при различных дозах облучения.

2. Исследовать влияние фотонной обработки на механические свойства приповерхностного слоя термоэлектрика Bi2Te3-xSex и адгезионную прочность барьерно-коммутационных покрытий к нему.

3. Исследовать влияния модифицированного приповерхностного слоя в результате фотонной обработки на электропроводность, коэффициент Зее-бека, теплопроводность и термоэлектрическую добротность термоэлектрика

Bi2Teз -х Se х.

Научная новизна исследований.

1. Впервые показано, что фотонная обработка компактированных материалов из твердого раствора Bi2Te3-xSex некогерентным мощным излучением стимулирует локальную рекристаллизацию, с образованием нанокристалличе-ской структуры в приповерхностном слое (до 500 нм при дозе ~ 175 Дж/см2).

2. Установлена зависимость свойств приповерхностного слоя твердого раствора Bi2Te3-xSex с повышением дозы некогерентного излучения при фотонной обработке.

3. Впервые установлено, что ФО (в среде инертного газа пакетами импульсов ксеноновых ламп длительностью импульсов 10-2) поверхности твердого раствора Bi2Te3-xSex повышает термоэлектрическую добротность.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Полученные в рамках выполненной работы результаты могут быть использованы для разработки физико-математической модели влияния светового импульса на кинетику структурных изменений, а также модели физических процессов, протекающих при воздействии мощного светового импульса на узкозонные полупроводники.

Разработанный подход (облучение пучком фотонов высокой плотности энергии приповерхностного слоя твердого раствора Bi2Te3_xSex) позволяет направленно изменять электро- и теплофизические параметры термоэлектрического материала.

Определены оптимальные режимы ФО в среде аргона для модификации поверхности, позволяющие достигнуть наименьшей шероховатости, высокой твердости поверхности и повышения адгезии барьерно-коммутационного покрытия Mo/Ni в 3-4 раза.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

1. Фотонная обработка в атмосфере Ar не вызывает изменения фазового состава поверхности материала, в тоже время способствует ослаблению текстуры <0001>, присущей горячепрессованному материалу и приводит к монотонному снижению шероховатости поверхности с ростом дозы облучения.

2. Фотонная обработка высокоэнергетическим излучением ксеноновых ламп в атмосфере аргона увеличивает твердость поверхностных слоев термоэлектрических ветвей и повышает адгезионную прочность барьерно-коммута-ционных покрытий.

3.Фотонная обработка стимулирует локальную рекристаллизацию приповерхностного слоя компактированных горячепрессованных полупроводниковых ветвей n-типа на глубине ~ 500 нм, и инициирует процессы диффузии Se и Te на глубине до 3 мкм.

4. Наноструктурирование поверхности Bi2Te3-xSex в результате фотонной обработки в среде аргона приводит к увеличению коэффициента Зеебека и снижению электропроводности материала.

5. Наноструктурирование в приповерхностных слоях термоэлектрического материала n-типа приводит к уменьшению теплопроводности и увеличению термоэлектрической добротности материала на 8 - 10%.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Открытый региональный семинар «Перспективные методы создания новых функциональных материалов» (Воронеж, 2017),VII Международная молодежная научная школа-конференция «Современные проблемы физики и технологий» (Москва, 2018), XV Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов» (Москва, 2018); Международной научно-практической конференции «Альтернативная и интеллектуальная энергетика» (Воронеж, 2018), XVII Межгосударственная Конференция «Термоэлектрики и их применения - 2021 (ISCTA-2021)» (Санкт-Петербург, 2021).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 6 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получен патент на изобретение.

В работах, опубликованных в соавторстве, лично автором проведена подготовка поверхности образцов, фотонная обработка, нанесены покрытия Mo/Ni, проведены исследования адгезионной прочности металлизированных покрытий. Автор принимал непосредственное участие в проведении и обработке результатов исследований фазового и элементного состава, структуры, механических свойств и термоэлектрических свойств.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 154 наименований. Работа представлена на 144 страницах, содержит 58 рисунка и 10 таблиц.

ГЛАВА 1. Литературный обзор 1.1. Низкотемпературные термоэлектрические материалы

Постоянно растущая потребность в энергии в современном мире пробуждает всё больший интерес к альтернативным источникам энергии и технологиям способным оптимизировать энергоэффективность традиционных способов сжигания топлива. Учитывая, что до двух третей энергии, производимой человеком, теряется в виде тепла, не удивителен тот факт, что термоэлектричество стало выступать такой жизнеспособной альтернативой с многообещающим будущим, сочетающей в себе чистоту производства энергии с возможностью широкомасштабного внедрения.

Термоэлектрический эффект - это эффект преобразования температурного градиента в электричество (эффект Зеебека) или наоборот (эффект Пель-тье). Так твердотельные термоэлектрические устройства, в основном, имеют два важных применения: в качестве термоэлектрических генераторов, способных генерировать разность электрического потенциала, и в качестве охладителей. Термоэлектрические генераторы (ТЭГ) способны преобразовывать тепло различных источников (промышленных агрегатов, выхлопных газов, солнечного излучения и т.п.) в полезную электроэнергию. Такие ТЭГ отличаются долговечностью, высокой экологичностью, стабильностью рабочего цикла и высокая надежность (ввиду отсутствия движущихся частей).

Эффективность термоэлектрического модуля в первую очередь зависит от характеристик используемого термоэлектрического материала. Показателем качества термоэлектрического материала является его термоэлектрическая добротность ^Т), которая определяется как:

2Т=—Т, (1.1)

где £ - коэффициент Зеебека, с - электропроводность, к - теплопроводность, Т - температура. Произведение квадрата коэффициента Зеебека и электрической проводимости (Б2 с) называется фактором мощности.

Как видно из графиков, приведенных на рисунке 1.1, среди материалов используемых в диапазоне температур от 300 К до 450 К наилучшей ZT обладают материалы на основе твердых растворов теллурида висмута: материалы П-ТИМ Bi2Teз-xSex (ZTmax ~ 1,3) и p-TИПа BixSb2-xTeз (ZTmax ~ 2,0).

Рис.1.1 - Графики применения объемных термоэлектрических

материалов p-типа (а) и п-тиш (б) в зависимости

от температуры эксплуатации [12] 10

Эффективность материалов, используемых на практике, как правило, ниже, чем у материалов, полученных в лабораторных условиях, ввиду технологических особенностей производства, поэтому, вопросам повышения эффективности (добротность, химическая и термическая стабильность, механическая прочность) таких материалов посвящено большое количество исследовательских работ.

В повышении ZT выделяют два основных подхода: это подбор оптимального химического состава материала за счет введения легирующих компонентов и создания в них наноструктурированного состояния, способствующего уменьшению теплопроводности, за счет возникновения рассеяния фоно-нов на границах раздела в материале [13], либо увеличению фактора мощности, за счет увеличения коэффициента Зеебека или электропроводности наноструктур [14].

1.2 Структура и свойства халькогенидов висмута и сурьмы

Структура соединений Bi2Teз, Bi2Seз и Sb2Teз и их твердых растворов имеет ромбоэдрическую кристаллическую решетку с пространственной группой симметрии (ЯЗ т), рисунок 1а). Для описания структуры, зачастую используют гексагональную элементарную ячейку, как показано на рисунке 1б) и 1в). Такую структуру можно представить в виде сложных слоев (квинтетов), уложенных друг на друга, перпендикулярных оси третьего порядка (оси «с» в гексагональной решетке). Для В^Те3 это последовательность атомов: (-Те(1) -В - Те(2) -В - Те(1) -), рисунок 1.2а.

В твердых растворах BixSb2-xTeз атомы Sb замещают места Bi и для них характерна последовательность (- Те(1) ^Ь - Те(2) -Bi - Те(1) -), рисунок 1.2в, а в В^Те3-^ех атомы селена могут располагаться как в местах Те(1), так и в местах Те(2), образуя цепочки: (- Те(1) -Bi - Se -В - Те(1)-) или (- Se -Bi - Те(2) -Bi - Те(1) -), приведенные на рисунок 2б [15].

11

Рис. 1.2 - Кристаллическая структура а) Bi2Te3 [15]; б) Bi2Seз [16]; в) Sb2Teз [17]

Параметры и строение элементарных ячеек твердых растворов Bi2Te3, Bi2Seз, Sb2Teз приведены в таблице 1.1. Данные разных исследователей, проведенных в разное время, ввиду использования разного аппаратного обеспечения, методических подходов и разных объектов исследования, имеются некоторые расхождения.

Таблица 1.1 - Пространственная группа и параметры решетки

Bi2Teз, Bi2Seз, Sb2Teз

Материал Пространственная группа Параметр решетки, нм Источник

а с

Bi2Teз Ща m) 0,438 3,049 [18]

Bi2Seз ^3 m) 0,428 3,049 [16]

Sb2Teз 01, ^3 m) 0,413 2,855 [17]

Из-за наличия слоистой структуры кристаллы материалов легко расщепляются вдоль плоскостей спайности (0001). Неравноценность связей между

12

атомами, например, в Bi2Te3 :Te2-Bi (0,322 нм), Te1-Bi (0,312 нм), Te1 - Те2 (0,357 нм), приводит также к ярко выраженной анизотропии электрических и теплофизических свойств в направлении плоскостей спайности (У) и перпендикулярном им (1), что подтверждается соотношениями: стц/ст±« 4, ku/k±«2, коэффициент Зеебека при этом изотропен по всем направлениям Sn~Si, а термоэлектрическая добротность Zn может превосходить Zi более чем в 2 раза [19]. В связи с такой особенностью, большое внимание уделяется структурам материалов с выраженной текстурой, позволяющей проявить анизотропию электро- и теплофизических свойств, характерных для ромбоэдрической решетки теллурида висмута, приблизившись к значениям свойств монокристалла. Способы получения материалов с такими структурами довольно широко освещены в литературе, и к одним из наиболее эффективных относится компактирование порошков соответствующих составов. Как правило, используют ультрадисперсные порошки, полученные конденсацией в атмосфере инертного газа [20], плазмохимическим методом [21], химическим синтезом с последующим искровым плазменным спеканием [22, 23], измельчением порошков в шаровой мельнице [24].

Компактированные материалы (с учетом допустимого разрушения по плоскостям спайности) обладают повышенной механической прочностью [25]. Так эффект оптимального сочетания термоэлектрических и прочностных свойств наблюдается на поликристаллических образцах после экструзии и горячего прессования [18].

1.3 Термоэлектрическая добротность способы её повышения

Как уже упоминалось ранее, выделяют два основных пути повышения ZT: задание соответствующего элементного состава (состав твердого раствора термоэлектрических материалов обычно подбирается так, чтобы получить

13

максимальную величину отношения электропроводности к теплопроводности решетки) и создание в материалах структуры, в том числе за счет формирования композитной субструктуры, включающей в себя наноразмерные элементы в объемной фазе [26].

Возможности повышения 7Т путем вариации элементного состава довольно хорошо исследованы и освещены в литературе. Известно, что легированный селеном теллурид висмута обладает электронным типом проводимости (п-тип), теллурид висмута, легированный сурьмой, обладает дырочным типом проводимости (р-тип), соответственно [18], при изготовлении ТЭГ широко применяются твердые растворы В^Те3-^ех для ветвей п-типа и В^Ь2-хТе3 для ветвей р-типа проводимости [18,27]. В работах [28,29,30] проводились исследования зависимости термоэлектрических свойств материалов от состава вышеуказанных растворов, по результатам которых были установлены оптимальные составы твердых растворов, используемых в диапазоне температур 300-550 К, приведенные в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Свойства твердых растворов на основе В^Те3

п- и р- типа проводимости

Материал Коэффициент Зеебека, Sопт, мкВ К -1 Электропроводность, аопт, Ом-1 см -1 Теплопроводность, Копт, К-1 ^Топт

Bi2Teз 180 950 1,1 1,0

Bi2Te2,4Seo,6 200 1000 1,5 1,3

240 960 2,1 1,7

Альтернативой легированию, для повышения ZT термоэлектрических материалов, в современном приборостроении, выступает создание материалов с наноразмерными структурами [31].

В наноструктурированных термоэлектриках размерный эффект является дополнительным способом повышения добротность материала, за счет

снижения решеточной теплопроводности или увеличения фактора мощности, о чем свидетельствует выражение.

Теплопроводность термоэлектрического материала к! имеет электронную и фононную (решеточную) компоненты и может быть записана в виде:

к! = ке + крЬ (1.1)

где, ке-теплопроводность, передаваемая в материале за счет носителей заряда, крь - решеточная теплопроводность, передаваемая фононами.

Электронная составляющая ке характеризует теплоперенос носителями заряда (электронов или дырок), диффундирующих от горячей к холодной части ТЭМ. Вторая компонента крь характеризует теплопроводность, передаваемую фононами через кристаллическую решетку материала. Теплопроводность ке (для электронов и дырок) зависит от концентрации и подвижности носителей заряда и напрямую связан с электропроводностью материала о. Так, величиной ке, в основном, определяет теплопроводность металлов, где ке связана с электрической проводимостью о по закону Видемана - Франца:

^=Ф2Ф2 = (156^ ^-1)2 (1.2)

В полупроводниковых материалах, напротив, основной вклад в теплопроводность вносит фононная составляющая крь Например, в кремнии кг=148 Вт/мК, причем ке, зависящая от степени легирования (т.е. концентрации носителей заряда п), не более 1 Вт/мК, при п ~ 1019 см-3.

Когда размеры наноструктурных элементов в материале становятся сопоставимыми с длиной свободного пробега фононов, составляющей при комнатной температуре порядка нескольких десятков нанометров, распространение фононов ограничивается рассеянием на границах раздела [32].

Благодаря снижению теплопроводности за счет фононного рассеяния было обнаружено, что к! наноструктурированного кремния в виде нанопрово-лок диаметром в несколько десятков нанометров (20-100 нм) уменьшается до

нескольких Вт/мК, по сравнению с ^=148 Вт/мК объемного кремния. В объемном наноструктурированном материале на основе твердого раствора Bi2Te3, где размер нанозерен составляет ~ 10-20 нм, ^ благодаря дополнительному рассеиванию фононов на границах нанозерен, может уменьшиться на (20-30) % по сравнению с ^ обычного объемного материала [33].

Уменьшение решеточной теплопроводности.

Рассматривая механизмы управления решеточной теплопроводностью, следует учитывать, что минимизация решеточной теплопроводности может происходить за счет наличия в объемном материале наноструктурных состояний: точечных дефектов, дислокаций, упругих и/или пластических деформаций, наноразмерных включений и ультрадисперсных зерен, рисунок 1.3.

Рис. 1.3 - Схематическое изображение наноструктурных элементов (плоская проекция), способствующих снижению решеточной теплопроводности [5]

Микро- и наноразмерные элементы, присутствующие в объемном материале, потенциально могут отфильтровывать фононы с определенной длиной свободного пробега. Например, как показали исследования работы [34], в рассеяние фононов могут вносить вклад точечные дефекты, деформации, дислокации и наночастицы, рисунок 1.4.

Рис. 1.4 - Влияние разных механизмов рассеяния на времена релаксации, согласно модели Колуэя для системы РЬТе - ВаТе [34]

Такой подход позволяет вычленить вклад каждой отдельной нанострук-труной фазы в рассеяние фононов с определенной длиной свободного пробега, и оценить её влияние на решеточную теплопроводность, которая согласно модели Колуэя определяется выражением [35]:

(1.4)

где кв - постоянная Больцмана, Ь - постоянная Планка, Т - температура (К), V - средняя групповая скорость фононов, х = —Т, тс - время релаксации.

Время релаксации тс получается путем объединения времен релаксации от различных процессов. Так, тс может коррелировать с рассеянием фононов на определенных микроструктурных составляющих [35]:

ТС1 = Т-1 + ТЛ?1 + ТВ1 + ТМР + т!)1 + Т£1 + ТР!> + т!>1 (1.5)

— 1 —1 —1 —1 —1 —1 —1 —1

где, т—±,т—±,т—±,т1—^,т—1±,т^±,т—]1 и т—- времена релаксации, от процессов переброса [36], нормальных процессов [36,37], границ раздела [38,39], наночастиц [40,41], дислокаций [42], деформаций [39], точечных дефектов [43] и смещенных слоев [44] соответственно.

Рассеяние на наночастицах, областях напряжений и дислокациях.

Согласно исследованиям, представленным в работах [45,46,47], объемные термоэлектрические материалы, содержащие наноразмерные включения, обладают сниженной теплопроводностью, по сравнению с обычными материалами. В таких структурах на величину теплопроводности оказывает влияние степень совместимости входящих фаз и природа межфазных границ.

Исследования, проведенные в работах [3, 48,49] показывают, что фо-ноны с малой и средней длинной свободного пробега (~ 3-100 нм), рассеиваются, главным образом, на наноразмерных включениях, в то время как рассеяние фононов с большими длинами свободного пробега происходит в основном на точечных дефектах, например, возникающих в твердых растворах замещения.

На рисунке 1.5 представлены схематические изображения трех типов границ раздела «нановключения - матрица основного материала»: когерентная (с возможным наличием упругой деформации), некогерентная (с мини-мальнымв заимодействия фаз) и полукогерентная (наличие дислокаций несоответствия, разделенных упругой деформацией).

а

а - когерентная граница, б - полукогерентная граница, в - некогерентная граница

Рис. 1.5 - Схематическое изображение границ раздела, возникающих в нанокомпозитах

Эти три типа границ соответствия реализуют различные атомные конфигурации и связанные с ними механизмы локальной межфазной релаксации.

Рассеяние фононов на наночастицах аналогично рассеянию наноразмер-ными частицами электромагнитных волн, и может рассматриваться теорией Ми [50] как три отдельные волны: беспрепятственно падающая плоская волна, сферическая волна, рассеянная наночастицами, и волна, возбужденная внутренней наночастицей.

Эффект рассеяния фононов также зависит от разницы масс и величины связи между атомами, аналогично рассеянию на точечных дефектах [40]. Время релаксации фононного рассеяния на наноразмерной частице определяется интерполяцией типа Матиссена в диапазоне коротковолнового и длинноволнового рассеяния [52]

где 8.5 = 2л^2, 8} = л;R24/9(AD/D)2(<»R/v)4, здесь R - средний радиус частицы; D - массовая плотность, а AD - разница масс между наночастицами и атомами матрицы; Ур - плотность наночастиц.

В общем, попытки контроля образования наноразмерных частиц в объемных материалах включают инженерные подходы, посредством которых

т—1 = К5—1 + 5г—1)—Ч

(16)

возможно создание наноструктурированной фазы, встроенной в исходный термоэлектрический материал. Реализация такого подхода продемонстрирована в системе PbTe и включает методы осаждение [53], зарождение и рост нужной фазы [54], спинодальный распад [5455], эвтектические превращения [50] и методы внедрения в матрицу [55,56].

Основная фаза (матрица) и вторичная фаза должны быть выбраны разумно с учетом фазовой стабильности и совместимости. Использование естественного фазового разделения и точной термической обработки позволяют селективно индуцировать осаждение второстепенной фазы в виде наночастиц. Этот классический подход требует глубокого понимания и знания фазовых диаграмм. К сожалению, подробные фазовые диаграммы для многих объемных термоэлектрических систем недоступны, что ограничивает их повсеместное использование. Концептуальное и феноменологическое понимание, основных принципов, и что особенно важно, предугадывание результата, часто используется для манипулирования микроструктурой в объемных термоэлектриках.

Пластическая и упругая деформация, представляет собой относительное смещение атомов/ионов от равновесного состояния. При упругой деформации, деформированное тело возвращается к своей первоначальной форме и размеру после снятия деформирующей силы. Пластическая деформация описывает деформацию материала, претерпевающего необратимые изменения формы в ответ на приложенные силы. Когерентные границы часто представляют собой упругую деформацию на границах раздела, в то время как полукогерентные образования содержат пластическую деформацию в виде дислокаций, разделенных упруго деформированным материалом. Оба типа деформации могут в значительной степени влиять на рассеяние фононов, что теоретически обсуждалось в литературе [39,42]. Особый интерес представляют варианты пространственно распределенных и переменных центров рассеяния. Время релаксации из-за поля упругих деформаций определяется как [39]:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сериков Дмитрий Владимирович, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Tritt T. M. Thermoelectric phenomena, materials, and applications / T. M. Tritt // Annual Review of Materials Research. - 2011. - Vol. 41, - P. 433-448.

2. K. Matsubara and M. Matsuura, A thermoelectric application to vehicles, in CRC Handbook of Thermoelectrics, ed. D.M. Rowe, Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2006.

3. Zhang C. Solution-processed n-type Bi2Te3-xSex nanocomposites with enhanced thermoelectric performance via liquid-phase sintering / C. Zhang, C. Zhang, H. Ng, Q. Xiong // Science China Materials. -2019. - Vol. 62. - P. 389-398.

4. Wang Y. Enhanced Thermoelectric Properties of Nanostructured n-Type Bi2Te3 by Suppressing Te Vacancy through Non-equilibrium Fast Reaction / Y. Wang, W.-D. Liu, X.-L. Shi, M. Hong, L.-J. Wang, M. Li, H. Wang, J. Zou, Z.-G. Chen // Chemical Engineering Journal. - 2019. - Vol. 391. - P. 123513.

5. He J. High performance bulk thermoelectrics via a panoscopic approach / J. He, M. G. Kanatzidis, V. P. Dravid // Materials Today. - 2013. - Vol. 16. - No. 5. - P. 166-176.

6. Патент РФ № 2 422 553 C1, 27.06.2011. «Cnoco6 упрочняющей обработки аморфных сплавов на основе железа».

7. Effect of photon irradiation on the process of recrystallization of thin metallic films / V. M. Ievlev, T. L. Turaeva, A. N. Latyshev, A. A. Sinel'nikov, V. N. Selivanov // The Physics of Metals and Metallography. - 2007. - Vol. 103. - P. 58-63.

8. Иевлев В.М. Огруктурные превращения при фотонной и термической обработке аморфного сплава Al85NiwLa5: твердость и локальная пластичность / В.М. Иевлев, С.В. Канныкин, Т.Н. Ильинова, А.С. Баикин, Т. Дайюб, В.В. Вавилова, А.Н. Косырева, Д.В. Сериков // Неорганические материалы. -2017. - Т. 53. - №10. - С. 1038-1047.

9. Иевлев В .М. Коррозионная стойкость некоторых аморфных металлических сплавов системы Fe-P-Me (Mе=Si, Nb, Mo): Эффекты состава,

структурной релаксации, частичной кристаллизации и локальной деформации / В.М. Иевлев, Т.Н. Ильинова, С.В. Канныкин, Е.В. Бобринская, В.В. Вавилова, Д.В. Сериков, С.Б. Кущев // Металлы. - 2019. - № 2. - С. 18-24.

10. Сериков Д.В. Магнитные свойства аморфных сплавов на основе железа при фотонной и термической обработке / Д.В. Сериков, С.Б. Кущев, А.Н. Косырева // Статья в сборнике трудов конференции: «Физико--химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах (ФА-ГРАН-2018)». - 2018. - С. 357-358.

11. Joshi G. Pulsed-light surface annealing for low contact resistance interfaces between metal electrodes and bismuth telluride thermoelectric materials / G. Joshi, D. Mitchell, J. Ruedin, K. Hoover, R. Guzman, M. McAleer, L. Wood. S. Savoy // J. Mater. Chem. C. - 2019. - Vol. 7. - P. 479-483.

12. Rull-Bravo M. Skutterudites as thermoelectric materials: revisited / M. Rull-Bravo A. Moure, J. F. Fernández, M. Martín González // RSC Advances. -2015. - Vol. 5. - P. 41653-41667.

13. Rowe D.M. Thermoelectrics handbook: macro to nano / D.M. Rowe // NewYork: Taylor & Francis Group. - 2006. - P. 954.

14. Hicks L.D. Effect of quantum-well structures on the thermoelectric figure of merit / L.D. Hicks, M.S. Dresselhaus // Phys. Rev. - 1993. - Vol. 47. -P. 12727.

15. Srinivasan R. Texture development during deformation processing of the n-type bismuth telluride alloy Bi2Seo.3Te2.7 / R. Srinivasan? K. McReynolds, N. W.Gothard, J. E.Spowart // Materials Science & Engineering. - 2013. - Vol. A 588. - P.376-387.

16. Zhang H. Topological insulators in Bi2Se3, Bi2Te3 and Sb2Te3 with a single Dirac cone on the surface / H. Zhang, C.-X. Liu, X.-L. Qi, X. Dai, Z. Fang, S.-C. Zhang // Nature Physics. - 2009. -Vol. 5. - P. 438-442.

17. Zhang J. Band structure engineering in (Bi1-xSbx)2Te3 ternary topological insulators / J. Zhang, C.-Z. Chang, Z. Zhang, J. Wen, X. Feng, K. Li, M. Liu, K.

He, L.Wang, X. Chen, Q.-K.Xue, X. Ma, Y. Wang // Nature Communications. -2011. - Vol. 2. No. 1. - P. 574.

18. Гольцман Б.М. Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе Bi2Te3 / Б.М. Гольцман, В.А. Кудинов, И.А. Смирнов // М: Наука - 1972. - C. 320.

19. Fleurial J. P. Thermal properties of high quality single crystals of bismuth telluride - part I: Experimental characterization / J. P. Fleurial, L. Gailiard, R. Triboulet, H. Scherrer, S. Scherrer // J. Phys. Chem. Solids. - 1988. - Vol. 49. No. 10. - P. 1237-1247.

20. Winkler M. Electrical and structural properties of Bi2Te3 and Sb2Te3 thin films grown by the nano alloying method with different deposition patterns and compositions / M. Winkler, X. Liu, J. D. König, S. Buller, U. Schürmann, L. Kienle, W. Bensch, H. Böttner // Journal of Materials Chemistry. - 2012. - Vol. 22. - No. 22. - P. 11323-11334.

21. Гусев А. И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. 2-е изд. / А. И. Гусев // Москва: Физматлит. - 2007. - C. 416.

22. Hui-Fang H. Positron annihilation studied defects and their influence on thermal conductivity of chemically synthesized Bi2Te3 nanocrystal / H. Hui-Fang, C. Zhi-Quan // ACTA PHYSICA SINICA. - 2015. - Т. 64. - №. 20. - P. 207804.

23. Ge Z. Enhanced thermoelectric properties of bismuth telluride bulk achieved by telluride-spilling during the spark plasma sintering process / Z. Ge, Y. Ji, Y. Qiu, X. Chong, Jing Feng, J. He // Scripta Materialia. - 2018. - Vol. 143. - P. 90-93.

24. Zakeri M. Synthesis of nanocrystalline Bi2Te3 via mechanical alloying / M. Zakeri, M. Allahkarami, Gh. Kavei, A. Khanmohammadian, M.R. Rahimipour // Journal of materials processing technology. - 2009. - Vol. 209. - №. 1. - P. 96101.

25. Воронин А. И. Механическая прочность ветвей термоэлементов на основе Bi2Te3 при различных методах их получения / А. И. Воронин, А. С. Осипков, Т. А. Горбатовская // Нано- и микросистемная техника. - 2010. - №. 2. - С. 17-21.

26. Снарский А.А. Термоэлектрическая добротность объемных нано-структурированных композитов с распределенными параметрами / А.А. Снарский, А.К. Сарычев, И.В. Безсуднов, А.Н. Лагарьков // Физика и техника полупроводников. - 2012. - Т.46. -№5. - С.677-683.

27. Сабо Е.П. Технология халькогенных термоэлементов. Физические основы / Е.П. Сабо // Термоэлектричество. - 2001. - № 1. - С. 55-59.

28. Yanga J.Y. Thermoelectric properties of n-type (Bi2Se3)x(Bi2Te3)1-x prepared by bulkmechanical alloying and hot pressing / J.Y. Yanga, T. Aizawa, A. Yamamoto, T. Ohta // Journal of Alloys and Compounds. - 2000. - Vol. 312. - P. 326-330.

29. Yanga J.Y. Thermoelectric properties of n-type (Bi2Te3)x(Sb2Te3)1-x prepared via bulkmechanical alloying and hot pressing / T. Aizawa, A. Yamamoto, T. Ohta // Journal of Alloys and Compounds. - 2000. - Vol. 309. - P. 225-228.

30. Прокофьева Л.В. Оптимальный состав твердого раствора Bi2Te3-xSex для n-ветви термогенератора /Л.В.Прокофьева, Д.А. Пшенай-Севе-рин, П.П. Константинов, А.А. Шабалдин // Физика и техника полупроводников. - 2009. - Т. 43.-№ 8. - С. 1009-1012.

31. Bulat L.P. Nanostructuring as a way for thermoelectric efficiency improvement/ L.P. Bulat, L.V. Bochkov, I.A. Nefedova, R. Ahiska //Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics. - 2014. -Vol. 92. - № 4. - P. 48 - 56.

32. Karmakar S.N. Physics of Zero- and One-Dimensional Nanoscopic Systems / S.N. Karmakar, S.K. Maiti, C. Jayeeta // Series: Springer Series in SolidState Sciences. - 2007. - Vol. 156. - P. 336.

33. Simkin A.V. Thermoelectric Figure of Merit of Low-temperature Generator Materials and Possibilities to Improve It / A.V. Simkin, A.V. Biryukov, N.I. Repnikov, O.N. Ivanov // Journal of Nano- and Electronic Physics. - 2013. - Vol. 5. - No. 4. - P. 04070-04076.

34. Lo S.-H. Phonon Scattering and Thermal Conductivity in p-Type Nanostructured PbTe-BaTe Bulk Thermoelectric Materials / S.-H. Lo, J. He, K. Biswas, M. G. Kanatzidis, V. P. Dravid // Adv. Funct. Mater. - 2012. - Vol. 22. -No. 24. - P. 5175-5184.

35. Callaway J. Effect of Point Imperfections on Lattice Thermal Conductivity / J. Callaway, H. C. Vonbaeyer // Phys. Rev. - 1960. - Vol. 120. - No. 4. - P. 1149.

36. Morelli D. T. Estimation of the isotope effect on the lattice thermal conductivity of group IV and group III-V semiconductors / D.T. Morelli, J. P. Here-mans, G. A. Slacket // Phys. Rev. - 2002. - Vol. B 66. - No. 19. - P. 195304.

37. Steigmeier E.F. Scattering of Phonons by Electrons in Germanium-Silicon Alloys / E.F. Steigmeier, B. Abeles // Phys. Rev. - 1964. - Vol. 136. - P. 1149.

38. Chen G. Phonon engineering in nanostructures for solid-state energy conversion / G. Chen, T. Zeng, T. Borca-Tasciuc, D. Song // Material Science and Engineering A. - 2000. - Vol. 292. - P. 155 - 161.

39. Carruthers P. Theory of Thermal Conductivity of Solids at Low Temperatures / P. Carruthers // Rev. Mod. Phys. - 1961. - Vol. 33. - P. 92.

40. Kim W. Phonon scattering cross section of polydispersed spherical na-noparticles / W. Kim, A. Majumdar // J. Appl. Phys. - 2006. - Vol. 99. - No. 8. - P. 084306 - 084306-7.

41. Mingo N. "Nanoparticle-in-Alloy" Approach to Efficient Thermoelec-trics: Silicides in SiGe / N. Mingo, D. Hauser, N. P. Kobayashi, M. Plissonnier, A. Shakouri // Nano Lett. - 2011. - Vol. 9. - No. 2. - P. 711-715.

42. Zou J. Thermal conductivity of GaN films: Effects of impurities and dislocations / J. Zou, D. Kotchetkov, A. A. Balandin, D. I. Florescu, F. H. Pollak // J. Appl. Phys. - 2002. - Vol. 92. - No. 5. - P. 2534-2539.

43. Walker C.T. Phonon Scattering by Point Defects / C.T. Walker, R.O. Pohl // Phys. Rev. - 1963. - Vol. 131. - No. 4. - P. 1433.

44. Klemens P.G. Some Scattering Problems in Conduction Theory / P.G. Klemens // Can. J. Phys. - 2011. - Vol. 35. - No. 4. - P. 441-450.

45. Harman T.C. Quantum Dot Superlattice Thermoelectric Materials and Devices / T.C. Harman, P. J. Taylor, M. P. Walshand, B. E. Laforge // Science -2002. - Vol. 297. - No. 5590. - P. 2229-2232.

46. Zhou M. Nanostructured AgPbmSbTem+2 System Bulk Materials with Enhanced Thermoelectric Performance / M. Zhou, J.-F. Li, T. Kita // J. Am. Chem. Soc. - 2008. - Vol. 130. - No. 13. - P. 4527-4532.

47. He. J. Role of Self-Organization, Nanostructuring, and Lattice Strain on Phonon Transport in NaPb18-xSnxBiTe20 Thermoelectric Materials / J. He, A. Gueguen, J.R. Sootsman, J.-C. Zheng, L. Wu, Y. Zhu, M. G. Kanatzidis, V.P. Dravid // J. Am. Chen. Soc. - 2009. - Vol. 131. - No. 49. - P. 17828-17835.

48. He J. Microstructure-Lattice Thermal Conductivity Correlation in Nanostructured PbTe0.7S03 Thermoelectric Materials / J. He, S. Girard, M. Kanatzidis, V. Dravid // Adv. Funct. Mater. - 2010. - Vol. 20. - No. 5. - P. 764-772.

49. Sootsman J. R. Microstructure and Thermoelectric Properties of Mechanically Robust PbTe-Si Eutectic Composites / J. R. Sootsman, J. Q. He, V. P. Dravid, S. Ballikaya, D. Vermeulen, C. Uher, M. G. Kanatzidis // Chem. Mater. -2010. - Vol. 22. - No. 3. - P. 869-875.

50. Guo R. Mie scattering of phonons by point defects in IV-VI semiconductors PbTe and GeTe / R. Guo, S. Lee // Materials Today Physics. - 2020. - Vol. 12. - P. - 100177.

51. Renard J. Exciton and biexciton luminescence from single GaN/AlN quantum dots in nanowires / J. Renard, R. Songmuang, C. Bougerol, B. Daudin, B. Gayral // Nano Lett. 8(7), 2092-2096 (2008).

52. Hsu K.F. Cubic AgPbmSbTe2+m: Bulk Thermoelectric Materials with High Figure of Merit / K. F. Hsu, S. Loo, F. Guo, W. Chen, j. S. Dyck, C. Uher, T. Hogan, E. K. Polychroniadis, M. G. Kanatzidis // Science. - 2004. - Vol. 303. - No. 5659. - P. 818-821.

53. Girard S.N. In Situ Nanostructure Generation and Evolution within a Bulk Thermoelectric Material to Reduce Lattice Thermal Conductivity / S. N. Girard, J. He, C. Li, S. Moses, G. Wang, C. Uher, V. P. Dravid, M. G. Kanatzidis // Nano Lett. - 2010. - Vol. 10. - No. 8 - P. 2825-2831.

54. Androulakis J. Spinodal Decomposition and Nucleation and Growth as a Means to Bulk Nanostructured Thermoelectrics: Enhanced Performance in Pb1-xSnxTe-PbS / J. Androulakis, C.-H. Lin, H.-J. Kong, C. Uher, C.-I. Wu, T. Hogan, B. A. Cook, T. Caillat, K. M. Paraskevopoulos, M. G. Kanatzidis // J. Am. Chem. Soc. - 2007. - Vol. 129. - No. 31. - P. 9780-9788.

55. Sootsman J.R. Strong Reduction of Thermal Conductivity in Nanostructured PbTe Prepared by Matrix Encapsulation / J. R. Sootsman, R. J. Pcionek, H. Kong, C. Uher, M. G. Kanatzidis // Chem. Mater. - 2006. - Vol. 18. -No. 21. - P. 4993-4995

56. Qiu B. Molecular dynamics simulations of lattice thermal conductivity and spectral phonon mean free path of PbTe: Bulk and nanostructures / B. Qiu, H. Bao, G. Zhang, Y. Wu, X. Ruan // Comput. Mater. Sci. - 2012. - Vol. 53. - P. 278285.

57. Tian Z.T. Enhancing phonon transmission across a Si/Ge interface by atomic roughness: First-principles study with the Green's function method / Z. Tian, K. Esfarjani, G. Chen // Physical review. B, Condensed matter. - 2012. - Vol. 86. -No. 23. - P. 235304.

58. Esfarjani K. Heat transport in silicon from first-principles calculations / K. Esfarjani, G.Chen, H. T. Stokes // Phys. Rev. - 2011. - Vol. 84. - No. 8. - P. 085204.

59. Narducci D. Impact of energy filtering and carrier localization on the thermoelectric properties of granular semiconductors / D. Narducci, E. Selezneva, G. Cerofolini, S. Frabboni, G. Ottaviani // Journal of Solid State Chemistry. - 2012. - Vol. 193. - P. 19-25.

60. Heremans J.P. Thermopower enhancement in PbTe with Pb precipitates / J.P. Heremans, C.M. Thrush, D.T. Morelli // J. Appl. Phys. - 2005. - Vol. 98. - P. 063703.

61. Heremans J. P. Thermopower enhancement in lead telluride nanostruc-tures / J. P. Heremans, C. M. Thrush, and D. T. Morelli // Phys. Rev. - 2004. - Vol. 70. - P. 115334.,

62. Kishimoto K. Preparation of sintered degenerate n-type PbTe with a small grain size and its thermoelectric properties / K. Kishimoto, T. Koyanagi // J. Appl. Phys. - 2002. - Vol. 92. - No. 5. - P. 2544-2549.

63. Kishimoto K. Influences of Potential Barrier Scattering on the Thermo-elec-tric Properties of Sintered n-Type PbTe with a Small Grain Size / K. Kishimoto, K. Yamamoto, and T. Koyanagi // Jpn. J. Appl. Phys. - 2003. - Vol. 42. - P. 501508.

64. Joshi G. Enhanced thermoelectric figure of merit in nanostructured p-type silicon germanium bulk alloys / G. Joshi, H. Lee, Y.C. Lan, X.W. Wang, G.H. Zhu, D.Z. Wang, R.W. Gould, D.C. Cuff, M.Y. Tang, M.S. Dresselhaus, G. Chen, Z. Ren // Nano Lett. - 2008. - Vol. 8. - P. 4670-4674.

65. Homm G. Thermoelectric Measurements on Sputtered ZnO/ZnS Multilayers / G. Homm, M. Piechotka, A. Kronenberger, A. Laufer, F. Gather,D. Hartung, C. Heiliger, B. K. Meyer, P. J. Klar, S. O. Steinmuller, and J. Janek // J. Electron. Mater. - 2010. - Vol. 39. No. 9. - P. 1504-1509.

66. Homm G. Effect of Interface Regions on the Thermoelectric Properties of Alternating ZnO/ZnO: Al Stripe Structures / G. Homm, S. Petznick, F. Gather, T. Hen-ning, C. Heiliger, B. K. Meyer, and P. J. Klar // J. Electron. Mater. - 2010. -Vol. 40. - No. 5. - P. 801-806.

67. Bachmann M. Ineffectiveness of energy filtering at grain boundaries for thermoelectric materials / M. Bachmann, M. Czerner, and C. Heiliger // Phys. Rev. B. -2012.- V. 86. - P. 115320

68. Seto J.Y.W. The electrical properties of polycrystalline silicon films / Seto J.Y.W // J. Appl. Phys. - 1975. - Vol. 46. - P. 5247.

69. Ащеулов А.А. Повышение адгезионной прочности никелевых контактов ветвей термоэлектрических модулей / А.А. Ащеулов, Ю.Г. Добровольский, И.С. Романюк // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 6. — С. 56-57.

70. Симкин А. В. Повышение надёжности термоэлектрических генераторных батарей, собранных с применением коммутации методом плаз-менно-дугового напыления / А. В.Симкин, А. В. Бирюков, Н. И. Репников, О. Н. Иванов // Доклады XIII Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение». - 2012. - С. 134-138.

71. Vasilevskiy D. Mechanical Properties of the Interface between Nickel Contact and Extruded (Bi1-xSbx)2(Te1-ySey)3 Thermoelectric Materials / D. Vasilevskiy, F. Roy, E. Renaud, R.A. Masut, S. Turenne // 25th International Conference on Thermoelectrics. - 2006. - P. 666-670.

72. Shtern Y.I. Technology and Investigation of Ohmic Contacts to Thermoelectric Materials / Y.I. Shtern, R.E. Mironov, M.Y. Shtern, A.A. Sherchenkov, M.S. Rogachev // Acta Physica Polonica A. - 2016. - Vol. 129. - No. 4. - P. 785787.

73. Bublik V.T. Changing of the structure of the contact region of thermoelectric materials on the basis of bismuth telluride at elevated temperatures / V.T. Bublik, A.I. Voronin, V.F. Ponomarev, N.Yu. Tabachkova // Izvestiya Vysshikh

Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki. Materials of Electronics Engineering. - 2012. - Vol. 2. - P. 17-20.

74. Симкин А.В. Влияние состояния контактной поверхности на адгезионную прочность коммутационных слоёв термоэлементов на основе экстру-дированного теллурида висмута / А.В. Симкин, А.В. Бирюков, Н.И. Репников, О.Н. Иванов // Термоэлектричество, 2012. - №2. - С.13-19.

75. Shtern Y.I. Technology and investigation of ohmic contacts to thermoelectric materials / Y.I. Shtern, R.E. Mironov, M.Y. Shtern, A.A. Sherchenkov, M.S. Rogachev // ACTA PHYSICA POLONICA A, 2016.- V.129.- No.4.- P.785-787.

76. Feng H.-P. Studies on surface preparation and smoothness of nanostruc-tured Bi2Te3-based alloys by electrochemical and mechanical methods / H.-P. Feng, B. Yu, S. Chen, K. Collin, C. He, Z.F. Ren, G. Chen // Electrochimica Acta. - 2011. - Vol. 56. - P. 3079-3084

77. Lin W.P. Barrier/bonding layers on bismuth telluride (Bi2Te3) for high temperature thermoelectric modules / W.P. Lin, D.E. Wesolowski, C.C. Lee // J. Mater. Sci. Mater. Electron. - 2011. - Vol. 22. - № 9. - P. 1313-1320.

78. Драбкин И.А. Контактные сопротивления в составных термоэлектрических ветвях / И.А. Драбкин, В.Б. Освенский, А.И. Сорокин, В.П. Пан-ченко, О.Е. Нарожная // Физика и техника полупроводников. - 2017. - Т. 51. -№ 8. - С. 1038-1040.

79. Bhatt R. Optimisation of electrical contact resistance in Bi0.5Sb1.5Te3 for development of thermoelectric generators / R. Bhatt, A. K. Bohra, S. Bhattacharya, R. Basu, S. Ahmad, A. Singh, K. P. Muthe1, S. C. Gadkari // AIP Conference Proceedings. - 2017. - P. 1832.

80. Алиев Т.Д. Сопротивление и адгезионная прочность переходных контактов на границах разделов монокристаллов твердых растворов систем Bi2Te3-Bi2Se3 и Bi2Te3-Sb2Se3 со слоями никеля и эвтектикой системы Bi-Sb / Т.Д. Алиев, Я.С. Фейзиев, Ф.Г. Мусаев // Изв. АН СССР. Неорганические материалы. - 1990. - Т. 26. - №4. - С.716-718.

81. Материалы абразивные. Зернистость и зерновой состав шлифовальных порошков. Контроль зернового состава ГОСТ Р 52381-2005.

82. Патент РФ № 2245593, 27.01.2005. «Способ коммутации ветвей термоэлементов».

83. Патент США №3249470. MKM H 01 L 35/34, 03.05.1966. «Method of joining thermoelectric elements and thermocouple».

84. Патент РФ № 2515128, 10.05.2014. «Способ изготовления полупроводниковых ветвей для термоэлектрического модуля и термоэлектрический модуль».

85. Kashi S. Effect of Surface Preparation on Mechanical Properties of Ni Contacts on Polycrystalline (BibxSbx)2(TebySey)3 Alloys / S. Kashi, M.K. Keshavarz, D. Vasilevskiy, R.A. Masut, S. Turenne // Journal of Electronic Materials. -2012. - Vol. 41. - No.6. - P.1227.

86. Feng H.-P. Studies on surface preparation and smoothness of nanostruc-tured Bi2Te3-based alloys by electrochemical and mechanical methods / H.-P. Feng, B. Yu, Sh. Chen, K. Collins, C. He, Z.F. Ren, G. Chen // Electrochimica Acta. -2011. - Vol. 56. - P. 3079-3084.

87. Ащеулов А.А. Переходные контакты ветвей ТЭМ повышенной прочности на основе кристаллов твердых растворов Bi-Te-Se-Sb // Прикладная физика. - 2008. - Vol. 1. - P. 85-88.

88. Патент РФ № 2601243, 27.10.2016. «Способ получения термоэлектрического элемента».

89. Патент РФ № 2150160, 27.06.2000. «Способ коммутации термоэлемента».

90. Патент РФ №2151450, 20.06.2000. «Термоэлектрический модуль и способ его получения».

91. Foad M. A. CH4/H2: A universal reactive ion etch for Il-VI semiconductors? / M. A. Foad, D. W. Wilkinson // Applied Physics Letters. - 1992. - Vol. 60. - P. 2531.

92. High rate dry etching of (BiSb)2Te3 film by CH4/H2-based plasma / J. Song, X. Shi, L. Chen // Applied Surface Science. - 2014. - Vol. 317. - 457-461.

93. Harbi N. A. Laser Surface Modification of Ceramic Coating Materials / N. A. Harbi, K. Y Benyounis, L. Looney, J. Stokes // Encyclopedia of Smart Materials. - 2018. - Vol. 1. - P. 445-461.

94. Kinemuchi Y. Rapid synthesis of thermoelectric compounds by laser melting / Y. Kinemuchi, M. Mikami, I. Terasaki, W. Shin // Materials and Design. - 2016. - Vol. 106. - P. 30-36.

95. Jafari D. The utilization of selective laser melting technology on heat transfer devices for thermal energy conversion applications: A review / D. Jafari, W. W. Wits // Renewable and Sustainable Energy Reviews. - 2018. - Vol. 91. - P. 420442.

96. Thimonta Y. Thermoelectric Higher Manganese Silicide: Synthetized, Sintered and Shaped Simultaneously by Selective Laser Sintering /Melting Additive Manufacturing Technique / Y. Thimonta, L. Presmanes, V. Baylac, P. Tailhades, D. Berthebaud, F. Gascoin // Materials Letters. - 2018. - Vol. 214. - P.236-239.

97. Carter M. J. Pulsed laser melting of bismuth telluride thermoelectric materials / M. J. Carter, A. El-Desouky, M. A. Andre, P. Bardet, S. LeBlanc // Journal of Manufacturing Processes. - 2019. - Vol. 43. - P. 35-46.

98. Thimonta Y. Thermoelectric Higher Manganese Silicide: Synthetized, Sintered and Shaped Simultaneously by Selective Laser Sintering /Melting Additive Manufacturing Technique / Y. Thimonta, L. Presmanes, V. Baylac, P. Tailhades, D. Berthebaud, F. Gascoin // Materials Letters. - 2018. - Vol. 214. - P.236-239.

99. El-Desouky A. Rapid processing and assembly of semiconductor thermoelectric materials for energy conversion devices / A. El-Desouky, M. Carter, M.A. Andre, P.M. Bardet, S. LeBlanc // Mater Lett. - 2016. - Vol. 185. - P. 598602.

100. Courtois M. A complete model of keyhole and melt pool dynamics to analyze instabilities and collapse during laser welding / M. Courtois, M. Carin, P. Le Masson, S. Gaied, M. Balabane // J. Laser Appl. - 2014. - Vol. 26. - P. 042001.

101. Argento C. Modeling the effective thermal conductivity of random packing of spheres through densification / C. Argento, D. Bouvard // Int. J. Heat Mass Transf. - 1996. - Vol. 39. - No. 7. - P.1343-50.

102. Gusarov A. Contact thermal conductivity of a powder bed in selective laser sintering / A. Gusarov, T. Laoui, L. Froyen, V. Titov // Int. J. Heat Mass Transf.

- 2003. - Vol. 46. - No. 6. - P. 1103-1112.

103. Xue S. Models for the prediction of the thermal conductivities of powders / S. Xue, J.W. Barlow // Solid Freeform Fabrication Symposium Proceedings.

- 1991. - Vol. 62. -No. 9. - P. 62-69.

104. El-Desouky A. Selective Laser Melting of a Bismuth Telluride Thermoelectric Materials / A. El-Desouky, A. Read, P. Bardet, M. André, S. Leblanc // Proc. Solid Free Symp. - 2015. - P. 1043-1050.

105. El-Desouky I A. nfluences of energy density on microstructure and consolidation ofselective laser melted bismuth telluride thermoelectric powder / A. El-Desouky, M. Carter, M. Mahmoudi, A. Elwany, S. LeBlanc // Journal of Manufacturing Processes. - 2017. - Vol. 25. - P.411-417.

106. Mao Y. Non-equilibrium synthesis and characterization of n-type Bi2Te2.7Seo.3 thermoelectric material prepared by rapid laser melting and solidification / Y. Mao, Y. Yan, K. Wu, H. Xie, Z. Xiu, J. Yang, Q. Zhang, C. Uher, X. Tang // RSC Adv. - 2017. - Vol. 7. - No. 21439.

107. Block-Bolten A. Metal vaporization from weld pools / A. Block-Bolten, T. Eagar // Metallurgical Transactions B-Process Metallurgy. - 1984. - Vol. 15. -P. 461-469.

108. Иевлев В.М. Твердофазный синтез силицидов при импульсной фотонной обработке гетеросистем Si-M^ (Ые: Pt, Pd, Ni, Mo, Ti) / В.М. Иевлев, С.Б. Кущев, В.Н. Санин // ФХОМ. - 2002. - № 1. - C.27-31.

109. Иевлев В.М. Синтез наноструктурированных пленок SiC при импульсной фотонной обработке Si в углеродсодержащей среде / В.М. Иевлев, В.С. Ильин, С.Б. Кущев, С.А. Солдатенко, А.Н. Лукин, Е.К. Белоногов // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. -2009. - Т. 10. - С. 48-53.

110. Ievlev V.M. Lamp Processing- And Heat Treatment-Induced Structural Transformations of An Amorphous Al85NiwLa5 Alloy: Hardness and Local Plasticity / V.M. Ievlev, S.V. Kannykin, T.N. Il'inova, T. Daiyub, A.N. Kosyreva, A.S. Baikin, V.V. Vavilova, D.V. Serikov // Inorganic Materials. - 2017. - Т. 53. - № 10. - С. 1013-1023.

111. Ievlev V.M. Heat Treatment- and Lamp Processing-Induced Structural Transformations of An Amorphous Fe77B7Nb2.1Si13Cuo.9 Alloy and Nonmonotonic Behavior of Its Mechanical Properties / V.M. Ievlev, S.V. Kannykin, T.N. Il'inova, V.V. Vavilova, A.S. Baikin, S.B. Kushchev, D.V. Serikov // Inorganic Materials. -2019. - Т. 55. - № 7. - C. 659-668.

112. Дульнев Г.Н. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена. / Г.Н. Дульнев, В.Г. Парфенов, А.В. Сигалов // М.: Высшая школа. - 1990. - С. 208

113. Турчак Л.И., Плотников П.В. Основы численных методов: Учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ФИЗМАТЛИТ. - 2003. - С. 304.

114. Двойников А.С. Спектральные характеристики излучения трубчатых ксеноновых ламп / А.С. Двойников // Обзоры по электронной технике. Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы. — 1973. -Т. 11. № 154. С. 34.

115. Adam A.M. Characterization and optical properties of bismuth chalco-genide films prepared by pulsed laser deposition technique / A.M. Adam, E. Lilova, V. Lilova, P. Petkov // Materials Science in Semiconductor Processing. - 2017. -Vol. 57. - P. 210-219.

116. ICDD PDF-2, Release, No.01-072-1836 (2004).

117. Akoshima M. Thermal Diffusivity Measurement using the Laser Flash Method / M. Akoshima // Journal of High Temperature Society. - 2008. - Vol. 34.

- No.5. - P.188-195.

118. Belonogov E. Photon treatment effect on the surface and figure of merit of thermoelectric material Bi2Te3-xSex / E. Belonogov, A. Grebennikov, V. Dybov, A. Kostyuchenko, S. Kuschev, D. Serikov, S. Soldatenko, S. Kannykin, M. Sumets // Materials for Renewable and Sustainable Energy. - 2020. - Vol. 9. - No. 1. - P.2.

119. Belonogov E. K. Photon treatment effect on the hardness and surface adhesion of thermoelectric legs based on Bi2Te3-Bi2Se3 and Bi2Te3- Sb2Te3 SYSTEMS / E. K. Belonogov, V. A. Dybov, A. V. Kostyuchenko, S. B. Kushev, D. V. Serikov, S. A. Soldatenko, M. P. Sumets // Letters on Materials. - 2020. - Vol. 10.

- No. 2. - P. 189-194.

120. Belonogov E.K. Effect of pulsed photon treatment on the mechanical properties of semiconductor thermoelectric legs, based on Bi2Te3-Bi2Se3 solid solutions, and the adhesion of switching layers / E.K. Belonogov, V.A. Dybov, A.V. Kostyuchenko, S.B. Kushev, D.V. Serikov, S.A. Soldatenko // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniquesю. - 2019. - Vol. 13. -No. 3. - P. 371-377.

121. Патент РФ № 2683807, 2019.04.02. «Способ получения термоэлектрического материала р-типа проводимости на основе твердых растворов Bi2 Te3 -Sb2Te3».

122. Belonogov E. К. Modification of the surface of thermoelectric branches based on a Bi2Te3-Bi2Se3 solid solution by pulse photon treatment method / E. К. Belonogov, V. А. Dybov, A. V. Kostyuchenko, S. B. Kuschev, V. N. Sanin, D. V. Serikov, S. А. Soldatenko // Condensed Matter and Interphases. - 2017. - Vol.19.

- No. 4. - P. 479-488.

123. Япрынцев М.Н. Синтез и электрофизические свойства термоэлектрического материала на основе Bi2Te3, легированного лантаноидами Er, Tm,

Yb и Lu / М.Н. Япрынцев, Р.А. Любушкин, О.Н. Соклакова, О.Н. Иванов // Физика и техника полупроводников. - 2017. - Т. 51. - № 6. - 744-747.

124. Сербин О.В. Синтез нанодисперсных пленок титаната свинца и карбида вольфрама методом импульсной фотонной обработки // Дис. канд. физ.-мат. наук. Воронеж. - 2003. - 115 с.

125. Маршак И.С. Импульсные источники света. М.; Л.: Госэнергоиз-дат - 1963. - 336 с.

126. Вейс А.Н. Особенности энергетического спектра теллурида висмута / А.Н. Вейс, М.К. Житинская, Л.Н. Лукьянова, В.А. Кутасов // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки. - 2013. - No. 3 (177). - С. 29-41.

127. Гуревич М.М. Фотометрия. (теория, методы и приборы) 2 изд. пе-рераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат 1983. - 272 с.

128. Saberi Y. Comparison of thermoelectric properties of Bi2Te3 and Bi2Se0,3Te2,7 thin film materials synthesized by hydrothermal process and thermal evaporation / Y. Saberi, S. A. Sajjadi, H. Mansouri // Ceramics International. -2021. - V. 47. - P. 11547-11559.

129. Adam A.M. Optical properties of thin Bi2Te3 films synthesized by different techniques / A.M. Adam, M. Tolan, A.A. Refaat, A. Nafady, P. Petkov, M. Ataalla // Superlattices and Microstructures. - 2021. - V. 155. - P. 10690.

130. Newell D. B. The International System of Units (SI) / D. B. Newell, E. Tiesinga // Natl. Inst. Stand. Technol. Spec. Publ. - 2019. - P. 122.

131. Ivanov O. Enhancement of thermoelectric efficiency in Bi2Te3 via rare earth element doping / O. Ivanov, M. Yaprintsev, R. Lyubushkin, O. Soklakova // ScriptaMaterialia. - 2018. V. 146. - P. 91-94.

132. Carterb Michael J. Pulsed laser melting of bismuth telluride thermoelectric materials / Michael J. Carterb, Ahmed El-Desoukyc, Matthieu A. Andrea , Philippe Bardeta , Saniya LeBlanca // Journal of Manufacturing Processes 2019 . -V.43. -P.35-46.

133. Hao Cui, I. B. Bhat, R. Venkatasubramanian Optical constants of Bi2Te3 and Sb2Te3 measured using spectroscopic ellipsometry // Journal of Electronic Materials 1999. -V.28. -№10.-P.1111-1114.

134. Маркевич М.И., Особенности кинетики перераспределения вакансий в пленках алюминия / М.И. Маркевич, А.М. Чапланов // 1986 г.-Физика металлов и металловедение. - Т.62.- №2.- С. 21-25.

135. Markevich M., On the kinetiks of redistribution of vacancies in f.c.c. metals films under high rate heating / M.I. Markevich, I.I Tochizki., A.M Chapla-nov. // Thin Solid Films. 1989.-V.168.- №3 - P.363-368.

136. Маркевич, М. И. Структурные превращения в тонких металлических пленках при импульсном лазерном воздействии/ М. И. Маркевич,

A.М.Чапланов // Весщ нацыянальнай акадэми навук беларус серыя фiзiка-тэхшчных навук 2016 № 1.- С. 28-35.

137. Хоникомб Р. Пластическая деформация металлов М.Мир. 1972. -

408 с.

138. Вавилова В.В., Гиперзвуковой механизм фотонной активации твердофазных процессов / В.В. Вавилова, В.М. Иевлев, А.П. Исаенко, Ю.К. Ковнеристый, А.Н. Латышев, Л.Ю. Леонова, О.В. Овчинников, Н.А. Палий,

B.Н. Расхожев, В.Н. Селиванов // Действие электромагнитных полей на пластичность и прочность материалов. Материалы 5 международной конф. Воронеж. ВГТУ. - 2003.- С.31-33.

139. Медведев Э.С., Ошеров В.И. Теория безизлучательных переходов в многоатомных молекулах. М.: Наука. 1983, 280 с.

140. Иевлев В.М. Активация твердофазных процессов излучением газоразрядных ламп // Успехи химии 2013.- Т.82.- №9. С.815 -834.

141. Santamaría, J.A. Microcompression tests of singlecrystalline and ultrafine grain Bi2Te3 thermoelectric material / J.A. Santamaría, J. Alkorta, J.G. Sevillano // J. Mater. Res.-2015.- V.30.- N.17.- Р.2593-2604.

142. Grebennikov A.A. Effect of Pulsed Photon Treatment on Electrophys-ical and Thermophysical Properties of N-Type Solid Solution Based on Bi2Te3-Bi2Se3: I. Electrophysical Properties / A.A. Grebennikov, A.I. Bocharov, S.B. Kushchev, A.V. Kostyuchenko, D.V. Serikov, E.N. Fedorova, I.V. Izvekova, I.A. Safonov // Inorganic Materials: Applied Research. - 2020. - Т. 11. - № 3. - С. 526-530.

143. Goldsmid H.J. Estimation of the thermal band gap of a semiconductor from seebeck measurements / H.J. Goldsmid, J.W. Sharp, // J. Electron. Mater. -1999. - Vol. 28. - P. 869-872.

144. Cutler M., Mott N.F. Observation of Anderson Localization in an Electron Gas. Phys. Rev., 1969, №.181, P. 1336-1340.

145. Faleev S. V. Theory of enhancement of thermoelectric properties of materials with nanoinclusions / S. V. Faleev, F. Léonard // Phys. Rev. B. - 2008. -Vol. - 77. - P. 214304.

146. Kireev P. Semiconductor physics / P. Kireev // M.: Mir Publishers. -1978. - 696.

147. Bube R.H. Electronic Transport in Polycrystalline Films / R.H. Bube // Annu. Rev. Mater. Sci. - 1975. - Vol. 5. - P. 201-224.

148. Grebennikov A.A. Effect of Pulsed Photon Treatment on Electrophysical and Thermophysical Properties of N-Type Solid Solution Based on Bi2Te3-Bi2Se3: II. Thermal Conductivity and Thermoelectric Figure of Merit / A.A. Grebennikov, A.I. Bocharov, S.B. Kushchev, A.V. Kostyuchenko, D.V. Serikov, E.N. Fedorova, I.V. Izvekova, I.A. Safonov // Inorganic Materials: Applied Research. - 2020. Т. 11. - № 3. - С. 531-535.

149. Иоффе А.Ф. Полупроводниковые термоэлементы / А.Ф. Иоффе // М.: Изд-во АН СССР. - 1960. - С. 188.

150. Preferential Scattering by Interfacial Charged Defects for Enhanced Thermoelectric Performance in Few-layered n-type Bi2Te3 / P. Puneet, R. Podila, M.

Karakaya, S. Zhu, J. He, T. M. Tritt, M. S. Dresselhaus, A. M. Rao // Scientific Reports. - 2013. - Vol. 3. - No. 1. - P. 3212.

151. Puneet P. et al. Preferential Scattering by Interfacial Charged Defects for Enhanced Thermoelectric Performance in Few-layered n-type Bi2Te3. Sci. Rep., 2019, V. 3, P. 3212.

152. Иоффе А.Ф. Физика полупроводников / Иоффе А.Ф. // М.: Изд-во АН СССР. - 1957. - С. 494.

153. Патент РФ № 2727061, 17.07.2020. «Способ повышения добротности термоэлектрического материала на основе твердого раствора Bi2Te3-Bi2Se3»

154. Medlin D.L., Snyder G.J. Interfaces in bulk thermoelectric materials: A review for Current Opinion in Colloid and Interface Science / D.L. Medlin, G.J. Snyder // Curr. Opin. Colloid Interface Sci. - 2009. - Vol. 14. - P. 226-235.