Влияние легирования редкоземельными элементами и микроструктуры на электрофизические свойства теллурида висмута тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Япрынцев Максим Николаевич

• Япрынцев Максим Николаевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Япрынцев Максим Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ (ОБЗОР)

1.1.1 Удельное электрическое сопротивление

1.1.2 Термо-ЭДС

1.1.3 Теплопроводность

1.2 Способы повышения термоэлектрической добротности материалов

1.2.1 Традиционные и перспективные термоэлектрические материалы

1.2.2 Оптимизация свойств традиционных термоэлектрических материалов

1.2.3 Наноструктурирование как способ увеличения термоэлектрической добротности материалов

1.3. Структура и основные свойства теллурида висмута

1.4 Термоэлектрические свойства теллурида висмута, легированного редкоземельными элементами

1.5 Постановка задач исследований

ГЛАВА 2. ПОЛУЧЕНИЕ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Получение образцов для исследования

2.1.1 Сольвотермально-микроволновой синтез исходных порошков

2.1.2 Получение объемных материалов

2.2 Основные методы исследований

2.2.1 Методы исследования кристаллической структуры и фазового состава

2.2.2 Определение термоэлектрической добротности

2.2.3 Методы исследования низкотемпературных транспортных свойств

ГЛАВА 3. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ Bi1-xRexTe3 Lu, Tm)

3.1 Получение и аттестация исходных порошков

3.2 Влияние способа и условий получения на микроструктуру легированных соединений на основе Bi2Te3

3.3 Термоэлектрические свойства соединения Bi1,9Lu0дTe3 с различной микроструктурой

3.4 Влияние концентрации легирующего элемента на термоэлектрические свойства соединения Bi1-xLuxTe3

3.5 Влияние типа легирующего элемента на термоэлектрические свойства соединения на основе Bi2Te3

3.6 Выводы по главе

ГЛАВА 4. НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЯ Bi2Te3, ЛЕГИРОВАННОГО Lu И ^

4.1 Кроссовер от «металлического» к «полупроводниковому» температурному поведению удельного электрического сопротивления в легированном соединении Bi2Te3

4.2 Влияние электрического поля на сопротивление соединения Bi1,9Lu0дTe3 в области прыжковой проводимости

4.3 Влияние магнитного поля на удельное электрическое сопротивление соединения Bi1,9Lu0дTe3

4.4 Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние легирования редкоземельными элементами и микроструктуры на электрофизические свойства теллурида висмута»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Развитие современной техники и технологий постоянно требует разработки новых эффективных источников электрической энергии. В последнее время одним из основных требований, предъявляемым к источникам электрической энергии, наряду с высокой эффективностью, является их экологичность, т.е. вырабатываемая энергия должна быть возобновляема и не оказывать вредного влияния на окружающую среду. Перспективным направлением развития такой «зеленой» энергетики является промышленное освоение термоэлектрической генерации за счет масштабного внедрения термоэлектрических генераторов, работающих на эффекте Зеебека и осуществляющих прямое преобразование тепловой энергии (как правило, в виде отработанного или «сбросового» тепла) в электрическую энергию.

Существенным недостатком термоэлектрических генераторов является низкий коэффициент преобразования тепловой энергии в электрическую, не превышающий, как правило, ~8%, и ограниченный свойствами используемого термоэлектрического материала - полупроводника, обладающего одновременно высокой электропроводностью и значением коэффициента Зеебека, и низкой теплопроводностью. Эти свойства полупроводника определяют его термоэлектрическую добротность 2Т.

Основным материалом, используемым на протяжении длительного

времени в качестве термоэлектрика для низкотемпературных применений (от

~160 до ~350 К), является теллурид висмута В12Те3. Максимальное значение

добротности теллурида висмута 2Т ~ 1, что существенно ограничивает его

широкое применение и стимулирует поиск и разработку новых научных и

технологических подходов к модифицированию В12Те3 с целью повышения

его термоэлектрической эффективности. Среди основных таких подходов

можно выделить: 1) оптимизация состава и свойств термоэлектрика при

легировании различными элементами или с помощью создания твердых

4

растворов и новых химических соединений на основе исходного материала (в данном случае можно регулировать как электропроводность через изменение концентрации носителей тока, так и теплопроводность через создание, например, специфической дефектной структуры); 2) наноструктурирование материала, при котором повышение добротности может быть обеспечено за счет рассеяния фононов на границах раздела наноматериала, приводящего к уменьшению решеточной теплопроводности и, следовательно, к снижению полной теплопроводности, и/или за счет изменения вида плотности состояний вблизи уровня Ферми в низкоразмерных структурах, повышающего термо-ЭДС.

Технологически наиболее просто осуществлять модифицирование свойств и структуры (микроструктуры) теллурида висмута, как термоэлектрика, с помощью легирования. В последнее время было показано, что легирование Bi2Te3 различными редкоземельными элементами может привести к значительному росту термоэлектрической добротности (например, согласно литературным данным [1], для соединения Bi2Te3, легированного лютецием, величина ZT может достигать ~1,7). Предполагается, что факторами, способствующими увеличению термоэлектрической добротности Bi2Te3, легированного редкоземельными элементами, являются увеличение электропроводности (атомы редкоземельных элементов ведут себя как доноры в структуре Bi2Te3) и снижение теплопроводности за счет формирования неоднородной структуры теллурида висмута в случае неоднородного распределения легирующего элемента.

Степень разработанности. Работы по синтезу и изучению физических свойств теллурида висмута, легированного различными редкоземельными элементами, ведутся в университете г. Женьчжоу, Китайская народная республика (W. Shi, F. We, K. Wang), Чжэцзянском университете, Китайская народная республика (X.H. Ji), Корейском исследовательском институте

электротехнологий, Республика Корея (B.-S. Kim, S.-D. Park), Национальном университете Чангвон, Республика Корея (J.-H. Yang, D.-S. Bae), Стэндфордском университете, США (S.E. Harrison, J.S. Harris), Оксфордском университете, Великобритания (L.J. Collins-McIntyre, A.A. Baker). Значительная часть исследований посвящена изучению влияния редкоземельных элементов на свойства теллурида висмута, как топологического изолятора, а не как термоэлектрического материала. При исследовании собственно термоэлектрических свойств Bi2Te3, легированного различными редкоземельными элементами (Gd, Ce, La, Y, Sm, Er), установлено влияние легирования на электропроводность, теплопроводность, фактор мощности и термоэлектрическую добротность материалов, в том числе, синтезированных из исходного порошка, состоящего из наночастиц различной морфологии, при температурах выше комнатной. По результатам исследований сделан вывод о перспективности легирования теллурида висмута редкоземельными элементами для улучшения его термоэлектрических свойств. Однако, в литературе отсутствуют данные об особенностях поведения физических свойств (электропроводность, поперечное и продольное магнитосопротивление, вольт-амперные характеристики, эффект Холла) легированного редкоземельными элементами теллурида висмута в низкотемпературной области (от ~2 К до комнатной температуры), что не позволяет определить все возможные физические механизмы, обуславливающие повышение термоэлектрической добротности теллурида висмута в результате легирования. Кроме того, недостаточно данных о влиянии особенностей микроструктуры, зависящей от способа и условий получения, на электрические и тепловые свойства Bi2Te3, легированного редкоземельными элементами. Установление такого влияния позволило бы оптимизировать термоэлектрические свойства теллурида висмута с помощью формирования необходимой микроструктуры.

Целью настоящей работы явилось установление закономерностей

влияния легирования редкоземельными элементами ^и и Тт) и условий получения на микроструктуру и особенности поведения физических свойств теллурида висмута В^Тез, связанные с механизмами повышения его термоэлектрической добротности.

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие основные задачи:

• Установление влияния способа (холодное изостатическое прессование и искровое плазменное спекание) и условий получения (различные температуры искрового плазменного спекания) на особенности микроструктуры объемных поликристаллических образцов соединений Bi2Teз, Bil,95Luo,o5Teз, В^^иьДез, В^^и^Тез и В^Тт^Тез.

• Выявление закономерностей влияния способа и условий получения на электропроводность, теплопроводность, коэффициент Зеебека, фактор мощности и термоэлектрическую добротность объемных поликристаллических образцов соединений В^Тез, В^,95Ьи0 05Тез, В^^иуТез, Bil,8Luo,2Teз и Bil,9Tmo,lTeз.

• Идентифицирование особенностей в поведении удельного электрического сопротивления образцов соединений В^,9Ьи0дТез и В^,9Тт0дТез в низкотемпературной области (от ~2 до ~150 К), связанные с изменением механизма электропроводности.

• Установление влияния внешнего электрического поля на удельное электрическое сопротивление образцов соединения В^,9Ьи0дТез (на основе анализа вольт-амперных характеристик) в низкотемпературной области, соответствующей изменению механизма электропроводности.

• Определение температурных и магнитополевых особенностей поперечного и продольного магнитосопротивления образцов соединения В^^ЬиодТе^

Методы исследования. Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования: рентгенофазовый и

рентгеноструктурный анализ, просвечивающая электронная микроскопия, растровая электронная микроскопия, определение электропроводности на постоянном токе четырехзондовым методом и методом «вольтметра-амперметра», определение теплопроводности методом лазерной вспышки, определение коэффициента Зеебека, изучение продольного и поперечного магнитосопротивления и вольт-амперных характеристик, изучение эффекта Холла.

Научная новизна работы.

• Показано, что при искровом плазменном спекании объемных поликристаллических образцов соединений Bi2Te3, Bi1,95Lu0,05Te3, Bil,9Lu0дTe3, Bi1,8Lu0,2Te3 и Bi1,9Tm0дTe3 при температуре 683 К и давлении 40 МПа образуется неоднородная микроструктура, представленная двумя характерными типами неоднородностей: плохо скомпактированными «рыхлыми» областями размерами несколько сотен микрон, и микротрещинами с шириной порядка 10 микрон, заполненными нитевидными кристаллами.

• Установлено, что образцы с неоднородной микроструктурой имеют наименьшую теплопроводность и максимальное значение термоэлектрической добротности (2Т ~ 0,9 при температуре ~450 К для образцов соединения Bi1,9Lu0дTe3).

• На основе анализа температурной зависимости удельного электрического сопротивления установлено, что в образцах соединений Bi1,9Lu0дTe3 и Bi1,9Tm0дTe3 в низкотемпературной области имеет место изменение механизма электропроводности, приводящее к появлению минимума сопротивления при температуре ~11 К и ~14 К (Bi1,9Tm0дTe3). Выше температуры минимума изменение сопротивления образцов соединения Bi1,9Lu0дTe3 определяется рассеянием электронов на акустических фононах, ниже - прыжковым механизмом проводимости с переменной длиной прыжка, характерным

для сильнолегированных неоднородных и неупорядоченных полупроводников.

• На основе анализа вольт-амперных характеристик обнаружен эффект уменьшения удельного электрического сопротивления образцов соединения В^,9Ьи0дТез при последовательном увеличении напряженности электрического поля, наблюдаемый только в температурной области реализации прыжкового механизма проводимости и характерный для процессов туннелирования носителей заряда.

• Показано, что в образцах соединении В^,9Ьи0дТез наблюдается положительное линейное магнитосопротивление, как поперечное, так и продольное; положительное линейное магнитосопротивление объясняется в рамках модели Париша-Литтлвуда, развитой для электрически неоднородных полупроводников.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость работы обусловлена тем, что полученные результаты углубляют и развивают физические представления о механизмах и закономерностях влияния легирования редкоземельными элементами на физические свойства термоэлектрика В^Тез.

Практическая значимость работы состоит в том, что установленные закономерности влияния особенностей микроструктуры на термоэлектрические свойства теллурида висмута, легированного редкоземельными элементами, могут быть использованы при разработке новых или модифицировании существующих термоэлектрических материалов с высокой термоэлектрической добротностью. Основные положения, выносимые на защиту.

• Формирование неоднородной микроструктуры поликристаллических образцов соединений В^Тез, В^,9^и0 05Тез, В^^ЬиодТе^ В^,^и02Тез и В^,9Тт0дТез, способствующей понижению их теплопроводности и

повышению термоэлектрической добротности.

• Изменение механизма электропроводности образцов соединения Bi1,9Lu0дTe3 в низкотемпературной области, приводящее к появлению минимума на температурной зависимости удельного электрического сопротивления (рассеяние электронов на акустических фононах выше температуры минимума и прыжковая проводимость с переменной длиной прыжка ниже температуры минимума).

• Кроссовер от положительного параболического к положительному линейному поперечному и продольному магнитосопротивлению образцов соединения Bi1,9Lu0дTe3, характерный для электрически неоднородных полупроводников.

Достоверность. Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием взаимодополняющих экспериментальных методов исследования, воспроизводимостью результатов, полученных на большом количестве предварительно аттестованных образцов; хорошим количественным и качественным описанием обнаруженных экспериментальных закономерностей в рамках используемых физических моделей и механизмов; получением физически обоснованных оценок некоторых величин, сделанных при анализе экспериментальных данных.

Связь работы с научными программами и темами. Диссертационная работа выполнена на кафедре материаловедения и нанотехнологий Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Белгородский государственный национальный исследовательский университет» в рамках проектов № 3.308.2014/К «Влияние внутренних поверхностей раздела на электрофизические свойства керамических и композиционных материалов» (Государственное задание образовательным учреждениям высшего образования, подведомственным Минобрнауки России, в сфере научной деятельности), № 2014/420-367 «Материалы и устройства альтернативной

энергетики» (Государственное задание образовательным учреждениям высшего образования, подведомственным Минобрнауки России, в сфере научной деятельности), №14.А18.21.0326 «Получение и свойства нанокомпозитов для термоэлектрического преобразования энергии и устройств наноионики» (Федеральная целевая программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 гг.), №14.А18.21.0149 «Получение, структура и свойства перспективных композиционных материалов (наноматериалов) для возобновляемых источников энергии» (Федеральная целевая программа «Научные и научно -педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 гг., 2012 -2013 гг.), № 3065ГУ1/2014 «Разработка объемных нанокомпозитов с повышенной термоэлектрической эффективностью» (конкурс «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере).

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих международных и российских конференциях: Международная конференция с элементами научной школы для молодежи «Наноматериалы и нанотехнологии в металлургии и материаловедении» (г. Белгород, октябрь 2011 г.), IV международная конференция с элементами научной школы для молодежи «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» (г. Суздаль, Россия, октябрь 2012 г.), Межгосударственная Конференция «Термоэлектрики и их применения -2014» (г. Санкт-Петербург, Россия, ноябрь 2014 г.), International Joint School «Smart Nanomaterials and X-ray Optics 2015: Modeling, Synthesis and Diagnostics» (Ростов-на-Дону, Россия, сентябрь 2015 г.), II Международная научно-практическая конференция «Физика и технология наноматериалов и структур» (г. Курск, Россия, ноябрь 2015 г.), XV Межгосударственная Конференция «Термоэлектрики и их применения - 2016» (г. Санкт-Петербург, Россия, ноябрь 2016 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Личный вклад автора. Все изложенные в диссертации результаты исследований получены соискателем лично, либо при его непосредственном участии. Личное участие автора заключается в выполнении основного объема экспериментальных исследований (подготовка образцов, постановка и проведение экспериментов), обработке и анализе результатов исследований, подготовке материалов для научных статей и докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных результатов, выводов и списка литературы из 153 наименований. Основная часть работы изложена на 157 страницах, содержит 82 рисунка и 1 таблицу.

ГЛАВА 1. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ (ОБЗОР)

1.1 Термоэлектрическая добротность материалов

Известно [2], что термоэлектрическая добротность материалов, 2Т, характеризующая эффективность преобразования тепловой и электрической энергии, определяется формулой Иоффе

92Т

2Т = -, (1.1)

где р - удельное электрическое сопротивление, £ - термо-ЭДС, к -теплопроводность и Т - средняя (рабочая) температура.

Часто вместо величины 2Т используют просто величину которая имеет размерность обратной температуры, ее также называют термоэлектрической добротностью.

Рассмотрим подробно физические механизмы, определяющие значения всех физических свойств (р, £ и к), входящих в формулу Иоффе [3, 4].

1.1.1 Удельное электрическое сопротивление

Удельное электрическое сопротивление связано с удельной

электропроводностью а твердого тела следующим образом

1

о = - = (1.2)

где q - заряд частицы (квазичастицы), равный по модулю заряду электрона в случае электронной (или дырочной) проводимости, п - концентрация носителей тока и ^ - подвижность носителей тока.

Будучи физическим свойством, удельная электропроводность

определяет величину плотности тока /, протекающего через твердое тело под

—>

действием внешнего электрического поля напряженностью Е, следующим образом

j= oE. (1.3)

Удельная электропроводность определяется механизмами возникновения свободных носителей тока (через их концентрацию) и процессами рассеяния носителей тока под действием внешнего электрического поля в твердом теле (через подвижность носителей тока).

Различие в электрических свойствах твердых тел - металлов (проводников) и полупроводников (диэлектриков) - связано с особенностями их зонной структуры.

В металлах, как показано на рис. 1.1, валентная зона заполнена электронами частично, причем заполненные уровни от незаполненных отделяются уровнем Ферми EF (при температуре абсолютного нуля).

Рисунок 1.1 - Особенности зонной структуры металлов

То есть, в металлах уровень Ферми располагается в разрешенной зоне. Электронный газ в металлах является сильно вырожденным, поэтому концентрация электронов от температуры практически не зависит. Свободные носители заряда - электроны, возникают в металлах вследствие особого металлического типа химической связи.

В отличие от металлов, концентрация носителей тока в полупроводниках (электронов в зоне проводимости и дырок в валентной зоне) определяется термической генерацией электронно-дырочных пар за

счет переходов "валентная зона ^ зона проводимости" при собственной проводимости или за счет переходов электронов с уровня донорной примеси в зону проводимости (донорные полупроводники, основные носители заряда - электроны в зоне проводимости), а также переходов электронов с валентной зоны на уровень акцепторной примеси (акцепторные полупроводники, основные носители заряда - дырки в валентной зоне). Схематически процессы термической генерации носителей заряда при собственной и примесной проводимости изображены на рис. 1.2.

Рисунок 1.2 - Образование носителей тока в полупроводниках за счет собственной и примесной (слева - электронной, справа - дырочной)

проводимости

В этом случае равновесные концентрации носителей тока в собственных и примесных полупроводниках при определенной температуре в области термической генерации определяются "глубиной залегания" примесных уровней в запрещенной зоне, шириной запрещенной зоны, эффективными массами носителей тока и концентрациями легирующей примеси (донорной или акцепторной) в соответствии с выражениями:

- собственная концентрация носителей заряда п, (невырожденный полупроводник):

щ = 2 (?&)3/2 (т;т?)3 /4т3/2ехр ( (1.4)

1В1

*

где т *п и т р - эффективные массы электронов и дырок, соответственно, к -постоянная Планка, кв - постоянная Больцмана и Её - ширина запрещенной зоны.

- концентрация электронов в донорных полупроводниках:

" = -5СЪ) (1.5)

где Ис - эффективная плотность состояний в зоне проводимости, -концентрация атомов донорной примеси, g - фактор спинового вырождения примесного уровня, Ес - энергия, соответствующая дну зоны проводимости и Еа - энергия уровня донорной примеси.

Выражение, аналогичное (1.5), можно записать и для акцепторных полупроводников.

Подвижность носителей тока характеризует их дрейфовое движение в твердом теле под действием внешнего электрического поля. Подвижность определяется временем релаксации и эффективной массой носителей тока. Так, электронная подвижность ¡лп может быть представлена как

^in = -т, (1.6)

,пп

где <т> - среднее время релаксации.

Среднее время релаксации, а, следовательно, и подвижность, определяются конкретными механизмами рассеяния носителей тока; к основным таким механизмам относят рассеяние на точечных дефектах (нейтральные атомы или ионы) и рассеяние на фононах (акустических и оптических). Кроме того, существуют и другие механизмы рассеяния носителей тока: пьезоэлектрическое рассеяние (характерно для полупроводников с частичной долей ионной связи), рассеяние на

дислокациях (с большой концентрацией дислокаций), границах зерен (поликристаллические материалы), магнитных примесях (следствием такого рассеяния является эффект Кондо).

В случае, если подвижность носителей тока определяется несколькими механизмами с соответствующими значениями подвижности то в соответствии с правилом Маттиессена, полную подвижность можно представить как

Д"1^^1, (1.7)

т.е. при определении полной подвижности носителей тока складываются обратные подвижности для каждого механизма рассеяния.

Существенно, что каждый конкретный механизм рассеяния характеризуется специфической температурной зависимостью подвижности носителей тока. Например, в случае рассеяния на ионах, температурная зависимость подвижности электронов дается выражением

Дп~Т3/2, (1.8)

тогда как при рассеянии на акустических фононах зависимость ^(Т) можно представить в виде

Дп~Т~3/2. (1.9)

1.1.2 Термо-ЭДС

В общем случае под эффектом Зеебека подразумевают возникновение

электродвижущей силы 6 в электрической цепи, где имеется градиент

температуры (и электрического тока, если цепь замкнута) [4]. Коэффициент

Зеебека связывает градиент температуры и величину 6. В случае малых

градиентов температуры эта связь является линейной.

Существует два основных механизма возникновения термо-ЭДС: 1)

термическая диффузия носителей заряда; 2) фононное увлечение.

17

Физическая причина возникновения диффузионного вклада в термо-ЭДС заключается в том, что средняя кинетическая энергия носителей заряда в проводниках увеличивается при повышении температуры. Кроме того, в полупроводниках при повышении температуры может увеличиваться и концентрация носителей заряда. В этом случае созданный градиент температур между горячим и холодным концами проводника вызывает диффузионный поток носителей тока (в направлении от горячего конца проводника к холодному). В стационарном состоянии в разомкнутой цепи устанавливается перераспределение зарядов, приводящее к появлению внутреннего электрического поля, вектор напряженности которого будет направлен против диффузионного потока носителей тока.

Фононное увлечение возникает из-за того, что в более нагретой части проводника увеличивается энергия тепловых колебаний кристаллической решетки, т.е. увеличивается число фононов. Фононы, распространяясь в сторону холодного конца, при столкновении с электронами, передают им часть своей энергии. Одновременная передача части импульса фонона будет увлекать электроны в направлении распространения фононов, приводя к соответствующему перераспределению зарядов, вызывающее появление дополнительной термо-ЭДС. Следует заметить, что фононное увлечение носителей заряда дает существенный вклад при низких температурах.

Для вырожденных полупроводников, к которым относится исследуемый в работе теллурид висмута, дифференциальная термо-ЭДС (или коэффициент Зеебека) определяется выражением

^^(йГС-0. сю)

где И - постоянная Планка и у - фактор рассеяния, значение которого определяется механизмом рассеяния носителей заряда (у = -1/2 в случае рассеяния на акустических фононах, 3/2 - рассеяние на примесных ионах, 1/2 рассеяние на оптических фононах ниже температуры Дебая, 0 - рассеяние на

оптических фононах выше температуры Дебая).

18

Выражение (1.9) показывает, что коэффициент Зеебека определяется концентрацией, эффективной массой и механизмом рассеяния носителей тока и линейно зависит от температуры. Знак коэффициента Зеебека соответствует знаку основных носителей тока: отрицательный знак в случае электронной проводимости и положительный - для дырочной проводимости.

Особенности термо-ЭДС наноструктурных термоэлектриков рассмотрены в следующем разделе настоящей главы.

Термо-ЭДС и удельная электропроводность определяются только электронными свойствами твердого тела. По этой причине их часто объединяют в новую физическую величину - фактор мощности Р, следующим образом [5]

Р= оБ2. (1.11)

1.1.3 Теплопроводность

Физический смысл теплопроводности легко понять из закона Фурье, описывающего распространение теплоты в изотропном твердом теле под действием градиента температур в виде

$ = - к gra сС Т, (1.12)

где $ - поверхностная плотность теплового потока (вектор, модуль которого равен тепловому потоку через единичное сечение, перпендикулярное вектору (|); знак минус в правой части выражения показывает, что теплота течет в направлении, противоположном градиенту температуры, т.е. от горячей области к холодной).

Таким образом, коэффициент пропорциональности к между температурным градиентом и поверхностной плотностью теплового потока, характеризующий способность твердого тела проводить тепло, и является теплопроводностью.

Основными переносчиками тепла в полупроводниках являются фононы

и свободные носители заряда. В некоторых полупроводниках, прозрачных для инфракрасного излучения (например, СёБЬ), при высоких температурах заметный вклад в теплопроводность могут давать фотоны. Другие возможные квазичастицы, такие как экситоны, магноны, поляроны, также могут переносить тепло, но в термоэлектрических материалах их вклад в теплопроводность очень мал и обычно не учитывается.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Япрынцев Максим Николаевич, 2017 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Yang J. Thermoelectrical properties of lutetium-doped Bi2Te3 bulk samples prepared from flower-like nanopowders / F. Wu, Z. Zhu, L. Yao, H. Song, X. Hu // J. Alloys Compd. - 2015.- Vol. 619. - P. 401-406.

2. Ioffe A.F. Semiconductor thermoelements and thermoelectric cooling / A.F. Ioffe // Infosearch Ltd. -London. -1957.

3. Павлов П.В. Физика твердого тела / П.В. Павлов, А.Ф. Хохлов. - М.: 2000. - 494 с.

4. Анатычук Л.И. Физика термоэлектричества / Л.И. Анатычук //Т. 1, Украина, г. Черновцы, изд-во «Букрек». -2008. - 388 с.

5. Дмитриев А. В. Современные тенденции развития физики термоэлектрических материалов / А. В. Дмитриев, И.П. Звягин //УФН. -2010. - Т.180. - № 8. - C. 821-838.

6. Maznev A.A. Demystifying umklapp vs normal scattering in lattice thermal conductivity / A. A. Maznev, O. B. Wright // Am. J. Phys. - 2014. - Vol. 82. - N. 11. - P.1062-1066.

7. Tritt T. M. Thermoelectric materials, phenomena, and applications: a bird's eye view / T.M. Tritt, M.A. Subramanian // MRS Bulletin. - 2006. - Vol. 31. - P. 188198.

8. Rowe D. M. CRC handbook of thermoelectric / D. M. Rowe // CRC Press LLC. -1995. - P.666.

9. Braun D.J. Ternary arsenides with LaFe4P12-type structure / D.J. Braun, W.Jeitschko // J. Solid State Chem. -1980. -Vol.32. - P.357-363.

10. Nolas G.S. Skutterudites: a phonon-glass-electron crystal approach to advanced thermoelectric energy conversion applications / G.S .Nolas, D.T. Morelli, T.M. Tritt // Annu. Rev. Mater. Sci.- 1999. - Vol.29. - N.89. - P.116-121.

11. Шевельков А.В. Химические аспекты создания термоэлектрических материалов / А.В. Шевельков //Успехи химии. - 2008. - Т 77. -№ 1. - C. 3-21.

141

12. Kishimoto K. Preparation and thermoelectric properties of sintered iodine-containing clathrate compounds Ge38Sb8I8 and Sn38Sb8I8 K. Kishimoto, S. Arimura, T. Koyanagi // Appl. Phys. Lett. -2006. - Vol.88. - P.-222115.

13. Bentien A. Transport properties of composition tuned a- and y0-Eu8Ga16-xGe30+x / A. Bentien, V. Pacheco, S. Paschen, Y. Grin, F. Steglich // Phys. Rev. B. - 2005. - Vol.71.- P.165206.

14. Caillat T. Preparation and thermoelectric properties of semiconducting Zn4Sb3 / T. Caillat, J.-P. Fleurial, A. Borshchevsky // J. Phys. Chem. Solids. -1997. -Vol.58. - P.1119 - 1125.

15. Bilc D. Electronic transport properties of PbTe and AgPbraSbTe2+ra systems / D. Bilc, S.D. Mahanti, M.G. Kanatzidis // Phys. Rev. B. - 2006. - Vol.74. - P. 125202.

16. Snyder G.J. Disordered Zinc in Zn4Sb3 with Phonon Glass, Electron Crystal Thermoelectric Properties] / G.J. Snyder, M. Christensen, E. Nishibori, T. Caillat, B.B. Iversen // Nature Mater. - 2004. - Vol. 3. - P.458-463.

17. Miller G.J. In Chemistry, structure, and bonding of Zintl phases and ions / G.J. Miller // (Ed. S.M.Kauzlarich). -VCH, New York. -1996. -P. 1.

18. Ogut S. Band gap and stability in the ternary intermetallic compounds NiSnM (M = Ti, Zr, Hf): a first-principles study / S. Ogut, K.M. Rabe // Phys.Rev.B. -1995. - Vol.51. - P.10443 -10453.

19. Katsuyama S. Thermoelectric properties of half-Heusler alloys ZrJ-xYxNiSnJ-ySby /S. Katsuyama, R. Matsuo, M. Ito // J. Alloys Compd. -2007. - Vol. 428. - P. 252-256.

20. Brown S.R. Improved thermoelectric performance in Yb14Mn1-xZnxSbn by the reduction of spin-disorder scattering / S.R. Brown, S.M. Kauzlarich, F. Gascoin, G.J. Snyder // Chem. Mater. - Vol. 2006. - N.18. - P.1873.

21. Chung D.-Y. CsBi4Te6: A high-performance thermoelectric material for low-temperature applications / D.-Y. Chung, T. Hogan, P. Brazis, M. Rocci-Lane, C. Kannewurf, M. Bastea, C. Uher, M.G. Kanatzidis // Science. - 2000. - Vol.287. -

P. 1024 -1027.

22. Gelbstein Y. High performance n-type PbTe-based materials for thermoelectric applications / Y. Gelbstein, Z. Dashevsky, M.P. Dariel // Physica B. - 2005. -Vol. 363. - P.196-205.

23. Mahan G. D. J. Figure of merit for thermoelectric / G. D. J. Mahan // Appl. Phys. -1989. - Vol. 65. - P.1578 -1583.

24. Sofo J.O. Optimum band gap of a thermoelectric material / Sofo J.O., Mahan G.D. // Phys. Rev. B. - 1994. - Vol.49. - P. 4565-4570.

25. Akimov B. A. Carrier transport and non-equilibrium phenomena in doped PbTe and related materials / B. A. Akimov, A. V. Dmitriev, D. R. Khokhlov, L. I. Ryabova // Phys. Stat. Sol. -1993. -Vol. 137. - N.1. - P.9 -55.

26. Немов С. А. Примесь таллия в халькогенидах свинца: методы исследования и особенности / С.А. Немов, Ю.И. Равич // УФН. - 168. - 1998. - C.817-842.

27. Heremans J. P. Enhancement of thermoelectric efficiency in PbTe by distortion of the electronic density of state / J.P. Heremans, V. Jovovic, E.S. Toberer, A. Saramat, K. Kurosaki, A. Charoenphakdee, S. Yamanaka, G.J. Snyder // Science. -2008. - Vol.321. - P.554 - 557.

28. Bilc D.S. Resonant states in the electronic structure of the high performance thermoelectrics AgPbmSbTe2+m: the role of Ag-Sb microstructures / D.S. Bilc, D. Mahanti, E. Quarez, K.-F. Hsu, R. Pcionek, M.G. Kanatzidis // Phys. Rev. Lett. -2004. - Vol.93. - P.146403 -1.

29. Usenko A.A. Optimization of ball-milling process for preparation of Si-Ge nanostructured thermolelectric materials with a high figure of merit / A.A. Usenko, D.O. Moskovskikh, M.V. Gorshenkov, A.V. Korotitskiy, S.D. Kaloshkin, A.I. Voronin, V.V. Khovaylo // Scripta Materialia. - 2015. - Vol. 96. - P.9-12.

30. Usenko A.A. Enhanced thermoelectric figure of merit of ^-type Si0.8Ge0.2 nanostructured spark plasma sintered alloys with embedded SiO2 nanoinclusions // A.A. Usenko, D.O. Moskovskikh, M.V. Gorshenkov, A.I. Voronin, A. Stepashkin,

S.D. Kaloshkin, D. Arkhipov, V.V. Khovaylo // Scripta Materialia. - 2017. - Vol. 127. - P.63-67.

31. Usenko A.A. Thermoelectric properties of n-type Si0.8Ge0.2-FeSi2 multiphase nanostructures / A.A. Usenko, D.O. Moskovskikh, A.V. Korotitskiy, V.V. Khovaylo // J. Electron. Mater. - 2016. - Vol. 45. - N.7. - DOI: 10.1007/s11664-016-4487-4.

32. Vineis C.J. Nanostructured thermoelectrics: big efficiency gains from small features / C.J. Vineis, A. Shakouri, A. Majumdar, M.G. Kanatzidis // Advanced Materials. - 2010. - Vol 22. - P. 3970-3980.

33. Pichanusakorn P. Nanostructured thermoelectric / P. Pichanusakorn, P. Bandaru // Material Science and Engineering R. - 2010. - Vol. 67. - P.19-63.

34. Lim P.N. Synthesis and processing of nanostructured thermoelectric materials / P.N. Lim, S. Maleksaeedi, H. Xie, P.C. Yu, B.Y. Tay // SIMTech Technical Reports. - 2011. - Vol. 12. - N 3. - P.98-104.

35. Minnich A.J. Bulk nanostructured thermoelectric materials: current research and future prospects / A.J. Minnich, M.S. Dresselhaus, Z.F. Ren. G. Chen // Energy and Environmental Science. -2009. -Vol. 2. - P.466-479.

36. Liu W. Recent advances in thermoelectric nanocomposites / W. Liu, X. Yan, G. Chen, Z. Ren // Nano Energy. -2012. -Vol. 1. - P.42-56.

37. Zhang S. Thermoelectric nanocomposites - a new paradigm / S. Zhang, J. He // Journal of the South Carolina Academy of Science. -2008. -Vol. 6. - N. 2. - P.14-19.

38. Zheng J.-C. Recent advances on thermoelectric materials / J.-C. Zheng // Front. Phys. China. -2008. -Vol.3. -No.3. - P.269-279.

39. Zhu T.-J. Bulk nanostructured thermoelectric materials: preparation, structure and properties / T.-J. Zhu, Y.-Q. Cao, Q. Zhang, X.-B. Zhao // J. Electr. Mater. -2010. - Vol. 39. - N. 9. - P.1990-1995.

40. Hicks L.D. Effect of quantum-well structures on the thermoelectric figure of merit / L.D. Hicks, M.S. Dresselhaus // Phys. Rev. B. -1993.-Vol. 47. - N. 19. - P.

727-731.

41. Li D. Thermal conductivity of individual silicon nanowires / D. Li, Y. Wu, P. Kim, L. Shi, P. Yang, A. Majumdar // Appl. Phys. Lett. - 2003. - Vol.83. -P.2934-2936.

42. Yang R. Nanostructured thermoelectric materials: from superlattices to nanocomposites / R.Yang, G.Chen // http://web.mit.edu/nanoengineering/publications/PDFs/J8_MaterialIntegration.pdf.

43. Touzelbaev M.N. Thermal characterization of Bi2Te3/Sb2Te3 superlattices / M.N. Touzelbaev, P. Zhou, R. Venkatasubramanian, K.E. Goodson // J. Appl. Phys. - 2001. - Vol.90 - N.2. - P.763 -767.

44. Пул Ч. Нанотехнологии / Ч. Пул, Ф. Оуэнс. //М.: Техносфера. 2004. - 328 с.

45. Булат Л.П. Энергетическая фильтрация носителей тока в наноструктурированном материале на основе теллурида висмута / Л.П. Булат, И.А. Драбкин, В.В. Каратаев, В.Б. Освенский, Ю.Н. Пархоменко, Д.А. Пшенай-Северин, Г.И. Пивоваров, Н.Ю. Табачкова //ФТТ. - 2011. - Т.53. №1.

- С. 29-34.

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

47. Булат Л.П. Термоэлектрическое охлаждение / Л.П. Булат // Текст лекций.

- СПб.: СпбГУНиПТ. -2002. - 147 с.

48. Rowe D. M. CRC handbook of thermoelectrics / D. M. Rowe // CRC Press LLC. -1995. -P. 666.

49. Wu F. Effect of Ce, Y and Sm on the thermoelectric properties of Bi2Te3 alloy / F. Wu, H. Song, J. Jia, X. Hu // Prog. Nat. Sci. Mater. Int. - 2013. - Vol.23. - N.4.

- P.408.

50. Wu F. Thermoelectric properties of rare earth-doped «-type Bi2Se0.3Te2.7 nanocomposites / F. Wu, H. Song, J. Jia, X. Hu // Bull. Mater. Sci. - 2014. -

Vol.37. - N.5. - P.1007-1012.

51. Ji X.H. Synthesis and properties of rare earth containing Bi2Te3 based thermoelectric alloys / X.H. Ji, X.B. Zhao, Y.H. Zhang, B.H. Lu, H.L. Ni // J. Alloys Compd. - 2005. -Vol.387. - P.282 - 286.

52. Wu F. Preparation and thermoelectric properties of flower-like nanoparticles of Ce-doped Bi2Te3 / F. Wu, W. Shi, X. Hu // Electron. Mater. Lett. - 2015. -Vol.11. - N.1. - P.127 - 132.

53. Ji X.H. Solvothermal synthesis and thermoelectric properties of lanthanum contained Bi-Te and Bi-Se-Te alloys / X.H. Ji, X.B. Zhao, Y.H. Zhang, B.H. Lu, H.L. Ni // Mater. Lett. - 2005. - Vol.59. - N.6. - P.682 - 685.

54. Wu F. Thermoelectric properties of Ce-doped n-type CexBi2-xTe2.7Se03 nanocomposites / F. Wu, H.Z. Song, J.F. Jia, F. Gao, Y.J. Zhang, X. Hu // Phys. Stat. Sol. A. - 2013. - Vol.210. - N.6. - P.1183 - 1189.

55. Zhao X.B. Solvothermal synthesis of nano-sized LaxBi(2-X)Te3 thermoelectric powders / X.B. Zhao, Y.H. Zhang, X.H. Ji // Inorg. Chem.Commun. - 2004. -Vol.7. - N. 3. - P.386 - 388.

56. Cao X. Preparation of Er-doped (Bi2Te3)0.90(Sb2Te3)0.05(Sb2Se3)0.05 by mechanical alloying and its thermoelectric properties / X. Cao, J. Xin, Y. Wang, J. Hu, X. Qu, W. Sun // Materials Science and Engineering B. - 2014. - Vol.188. - P. 54-58.

57. Kim B.S. Thermoelelctric properties of Bi2Te3 material doped with lanthanum by mechanical alloying / B.S. Kim, H.-S. Dow, M.-W. Oh, S.-D. Park, H.-W. Lee, D.-S. Bae // Synthesis and Reactivity in Inorganic, Metal-Organic, and Nano-Metal Chemistry. - 2008. - Vol. 38. - P.143-147.

58. Zhao X.B. Solvothermal synthesis of nano-sized LaxBi(2-X)Te3 thermoelectric powders X.B. Zhao, Y.H. Zhang, X.H. Ji //Inorg. Chem. Commun. - 2004. - Vol. 7. - P.386-388.

59. Deng Y. Solvothermal preparation and characterization of nanocrystalline Bi2Te3 powder with different morphology / Y. Deng, X.S. Zhou, G.D. Wei, J. Liu, C.W. Nan, S.J. Zhao // J. Phys. Chem. Solids. -2002. - Vol.63. - P.2119-2122.

60. Xu Y. Hydrothermal synthesis of single-crystalline Bi2Te3 nanoplates / Y. Xu, Z. Ren, W. Ren, G. Cao, K. Deng, Y. Zhong // Mater. Lett. -2008. - Vol62. -P.4273-4265.

61. Zhao X.B. Effect of solvent on the microstructures of nanostructured Bi2Te3 prepared by solvothermal synthesis / X.H. Ji, Y.H. Zhang, B.H. Lu // J. Allows. Compd. -2004. - Vol.368. - P.349-352.

62. Zhao X.B. Hydrothermal synthesis and microstructure investigation of nanostructured bismuth telluride powder / X.B. Zhao, X.H. Ji, Y.H. Zhang, G.S. Cao, J.P. Tu // Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. -2005. Vol.-80. - P.1567-1571.

63. Chen S. Synthesis via a microwave-assisted wet chemical method and characterization of Bi2Te3 with various morphologies / S. Chen, K. Cai, S. Shen // J. Electron. Mater. - 2016. - Vol. 45. - N. 3. - P.1425 - 1432.

64. Хасанов О.Л. Методы компактирования и консолидации наноструктурных материалов и изделий: Учебник / О.Л. Хасанов, Э.С. Двилис, З.Г. Бикбаева -Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. - 212 с.

65. Aydin I. Modeling of Powder Compaction: A Review / I. Aydin, B.J. Briscoe, N. Ozkan // MRS Bulletin. - 1997. - Vol.22. - N.12. - P.45 - 51.

66. Степанчук А.М. Закономерности прессования порошковых материалов / А.М. Степанчук. - Киев: НМК ВО, 1992. - 176 с.

67. Болдин М.С. Физические основы технологии электромпульсного плазменного спекания: учеб.-метод. Пособие / М.С. Болдин. - Нижний Новгород: Нижегород. Гос. ун-т., 2012. - 59 с.

68. Suarez G. Effect of starting powders on the sintering of nanostructured ZrO2 ceramics by colloidal processing / G. Suarez, Y. Sakka, T. Suzuki, T. Uchikoshi1.,X. Zhu, E. Aglietti // Science and Technology of Advanced Mater. -2009. - Vol. 10. - N 2. - Р.68-76.

69. Deng X.Y. Preparation of nanocrystalline BaTiO3 ceramics / X.Y. Deng, D.J. Li, J.B. Li, X. H.Wang, L.T. Li // Science in China. Ser. E: Technological Sciences. - 2009. -Vol. 52. -N 6. - Р.1730-1734.

70. Guillon O. Field-Assisted Sintering Technology/Spark Plasma Sintering: Mechanisms, Materials, and Technology Developments / O Guillon, J GonzalezJulian, B Dargatz, T Kessel, G Schierning, J Rathel, M Herrmann // Advanced engineering materials. - 2014. - Vol. 16. - N7. - P.830 - 849

71. Хасанов А. О. Разработка составов и технологии спарк-плазменного спекания керамических материалов, композитов на основе микро- и нанопорошков B4C : дис. канд. техн. наук: 05.17.11: защищена 26.01.2016 / Хасанов, Алексей Олегович. - Томск, 2015. - 201 с.

72. Munir Z.A. Electric current activation of sintering: a review of the pulsed electric current sintering process / Z. A. Munir, D. V. Quach, M. Ohyanagi // Journal of the American Ceramic Society. - 2011. - Vol. 94. - N1. - P. 1-19.

73. Carslaw H.S. Conduction of heat in solids / H.S. Carslaw, J.C. Jaeger. -Oxford: Clarendon Press, 1959. - 517 p.

74. Нищев К. Н. Измерение температуропроводности тонких металлических слоев методом лазерной вспышки / К. Н. Нищев, М. И. Новопольцев, В. И. Беглов, М. А. Окин, Е. Н. Лютова // Изв. Ран. Cер. физ.-мат. наук. - 2015. -T.36. - №4. - С.101 - 110.

75. Parker W. J. Flash method of determining thermal diffusivity, heat capacity and thermal conductivity / W. J. Parker, R. J. Jenkins, C. P. Butler, G. L. Abbott // J. Appl. Phys. - 1961. - Vol. 32. - № 9. - P.1679-1684.

76. Кристиансен Дж. Теория превращений в металлах и сплавах. Ч. 1. Термодинамика и общая кинетическая теория /Дж. Кристиансен // М.: Мир. -1978. - 806 с.

77. Humphreys F.J. Recrystallization and related annealing phenomena / F.J. Humphreys, M. Hatherly // ELSEVIER Ltd The Boulevard, Langford Lane Kidlington, Oxford OX5 1GB, UK. -2004. - p. 574.

78. Jia Y.Q. Crystal radii and effective ionic radii of the rare earth ions // J. Sol. St. Chem. - 1991. - Vol.95. - P. 184-187.

79. Zhang Q. Suppression of grain growth by additive in nanostructured p-type bismuth antimony tellurides / Q. Zhang, Qi. Zhang, S. Chen, W. liu, K. Lukas, X. Yan, Hengzhi Wang, Dezhi Wang, C. Opeil, G. Chen, Z. Ren // Nano Energy. -2012. -Vol. 1. - P.183-189.

80. Koch C.C. Nanostructured materials. Processing, properties and potential applications / C.C. Koch // Noyes Publications, William Andrew Publishing, Norvich, New York, USA. -2002. -P.619.

81. Fang Z.Z. Synthesis, sintering, and mechanical properties of nanocrystalline cemented tungsten carbide - a review / Z. Z. Fang, X. Wang, T. Ryu, K. S. Hwang, H.Y. Sohn // Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials. -2009. -Vol. 27. - P.288-299.

82. Groza J.N. Nanosintering / J.N. Groza //Nanostructured materials. -1999. -Vol. 12. - P.987-992.

83. Kapylou A. V. Effect of compacting pressure, powder degassing and thermobaric treatment on densification and properties of nanocrystalline titanium nitride / A. V. Kapylou, V. S. Urbanovich, R. A. Andrievski, D. A. Kuznetsov, A. V. Nohrin, P. Klimczyk // Processing and Application of Ceramics. - 2009. -Vol. 3. - N.3. - P.161-166.

84. Stanciu L.A. Effects of heating rate on densification and grain growth during field-assisted sintering of a-Al2O3 and MoSi2 powders / L.A. Stanciu, V.Y. Kodash, J.R. Groza // Metallurgical and materials transactions A. - 2001. -Vol. 32A. - P.2633 - 2638.

85. Czepelak M. Fabrication of nano-structured materials by high-pressure sintering / M. Czepelak, M. Staszewski, A. Wrona, M. Lis, M. Osadnik // Archives of Materials Science and Engineering. -2008. - Vol. 30. - N.2. - P.109-112.

86. Suryanayana C. Non-equilibrium processes of nanomaterials // Pergamon / Elsevier Science Ltd. - 1999. - 459 p.

87. Atkinson H.V. Theories of normal grain growth in pure single phase systems // Acta Metall. - 1988. - Vol.36. - P.469-491.

88. Moelle C.H. Thermal stability of nanocrystalline iron prepared by mechanical attrition / C.H. Moelle, H.J. Fecht // Nanostructured Materials. - 1995. - Vol.6. -P.421-424.

89. Бучинская И.И. Образование нитевидных кристаллов CdF2 из паровой фазы системы CdF2-GaF3 / И.И. Бучинская, Д.Н. Каримов, Р.М. Закалюкин, С. Гали // Кристаллография. - 2007. - Т.52. - №1. - С. 173-176.

90. Gill V. Electric field induced surface diffusion and micro/nano-scale island growth. / V. Gill, P. Guduru, B. Sheldon // International Journal of Solids and Structures. - 2008. - Vol.45 - P.943-958.

91. Yurov V.M. Effect of an electric field on nucleation and growth of crystals / V.M. Yurov, S.A. Guchenko, M.S. Gyngazova // Materials Science and Engineering. -2016. Vol.110. - P.012019 - 1-6.

92. H. Kanno. Directional growth in metal-induced lateral crystallization of amorphous Si under extremely high electric field / H. Kanno, A. Kenjo, M. Miyao // J. Cryst. Growth. - 2005. - Vol.279. - P.1-4.

93. Vasko A.C. Evidence of electric-field-accelerated growth of tin whiskers / A.C. Vasko, C.R. Grice, A.D. Kostic, V.G. Karpov // MRS Communications. -2015. - Vol.5. - P.619-622.

94. Bradbury W.L. Agricultural-waste biomass for high-surface area structures via nano-material synthesis and spark plasma sintering //Thesis for the Degree Master of Science. - San Diego State University. - 2010. - 89 p.

95. Duan X.K. Microstructure and thermoelectric properties of Bi0 5Na0 02Sbi.482-xInxTe3 alloys fabricated by vacuum melting and hot pressing / X.K. Duan, K.G. Hu, D.H. Ma, W.N. Zhang, Y.Z. Jiang, S.C. Guo // Rare Met. - 2015. - Vol.34. -P.770 - 775.

96. Morisaki Y. Bi2Te3-Related thermoelectric samples with aligned-texture prepared by plastic deformation /Y. Morisaki, H. Araki, H. Kitagawa, M. Orihashi,

K. Hasezaki, K. Kimura //Mater. Trans. - 2005. - Vol.46. - P.2518 - 2524.

97. Miura S. Texture and thermoelectric properties of hot-extruded Bi2Te3 compound / S. Miura, Y. Satob, K. Fukuda, K. Nishimura, K. Ikeda // Mater. Sci. Eng. A. - 2000. - Vol.277. - P. 244 - 249.

98. Ivanov O. Preparation and characterization of bulk composite constructed of Bi2Te3@SiO2 nanoparticles / O. Ivanov O. Maradudina, R. Lyubushkin // J. Alloys Compd. - 2014. - Vol.586. - P.679 - 682.

99. Kim S.S. Thermoelctrical properties of anisotropy-controlled p-type B-Te-Sb system via bulk mechanical alloying and shear extrusion / S.S. Kim S. Yamamoto, T. Aizawa // J. Alloy.s Compd. - 2004. - Vol.375. - P.107 - 113.

100. Li Y. Synthesis and micro/nanostructured p-type Bi0.4Sb16Te3 and its thermoelectrical properties / J. Jiang, G. Xu, W. Li, L. Zhou, Y. Li, P. Cui // J. Alloys Compd. - 2009. - Vol.480. - P.954 - 957.

101. Ivanov O. Grain size effect on electrical resistivity of bulk nanograined Bi2Te3 material / O. Ivanov, O. Maradudina, R. Lyubushkin // Mater. Char. - 2015. - Vol.99. - P.175-179.

102. Zhang Q.G. Influence of grain boundary scattering on the electrical properties of platinum nanofilms / Q.G. Zhang, X. Zhang, B.Y. Cao, M. Fujii, K. Takahashi, T. Ikuta // Appl. Phys. Lett. - 2006. - Vol. 89. - P.114102-114102-3.

103. Henriquez R.R. Electron grain boundary scattering and the resistivity of nanometric metallic structures / Henriquez, S. Cancino, A. Espinosa, M. Flores, T. Hoffmann, G. Kremer,J.G. Lisoni, L. Moraga, R. Morales, S. Oyarzun, M. A. Suarez, A. ZMiga, R.C. Munoz // Phys. Rev. B. 2010. - Vol.82. - P.113409-113409-4.

104. Колосов С.А. Транспортные явления в крупнозернистых поликристаллах CdTe / С.А. Колосов, Ю.В. Клевков, А.Ф. Плотников // Физика и техника полупроводников. -2004. -Т.8. -№ 3. - С. 305-309.

105. Гридчин В.А. Рассеяние носителей заряда на границах кристаллитов в пленках поликристаллического кремния / В.А. Гридчин, В.М. Любимский,

А.Г. Моисеев // Физики и техника полупроводников. - 2005. - Т.39. -№ 2. -С. 208-213.

106. Булат Л.П. Влияние рассеяния на границах на теплопроводность наноструктурированного полупроводникового материала на основе твердого раствора BixSb2-xTe3 / Л.П. Булат, И.А. Драбкин, В.В. Каратаев, В.Б. Освенский, Д.А. Пшенай-Северин // ФТТ. - 2010. - Т. 52. -№ 9. - С. 17121716.

107. Yao L. Effects of thallium doping on the transport properties of Bi2Te3 alloy / L. Yao, X.X. Wang, R.J. Cao, X.J. Li, X. Hu, H.Z. Song // J. Electron. Mater. -2016. - Vol.45. - N.6. - P.3053-3058.

108. Chattopadhyay D. Electron scattering by ionized impurities in semiconductors / D. Chattopadhyay, H.J. Queisser // Rev. Mod. Phys. - 1981. -Vol.53. - P.745-768.

109. Itoh K.M. Carrier scattering by neutral divalent impurities in semiconductors: Theory and experiment / K.M. Itoh, T. Kinoshita, J. Muto, N.M. Haegel, W. Walukiewicz, O.D. Dubon, J.W. Beeman, E.E. Haller // Phys. Rev. B. - 1997.-Vol.56. - N.4. - P.1906-1910.

110. Sernelius B.E. Temperature-dependent resistivity of heavily doped silicon and germanium // Phys. Rev. B. -1990. - Vol.41. - P.3060-3068.

111. Dowben P.A., McIlroy D.N., Li D. Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths - 1997 - 24 p.

112. Huard B. Effect of magnetic impurities on energy exchange between electrons / B. Huard, A. Anthore, Norman O. Birge, H. Pothier, D. Esteve // Phys. Rev. Lett.

- 2005. - Vol.95. - P.036802-1-4.

113. Mallik R. Observation of a minimum in the temperature-dependent electrical resistance above the magnetic-ordering temperature in Gd2PdSi3 / R. Mallik, E. V. Sampathkumaran, M. Strecker, G. Wortmann // Europhys. Lett. - 1998. - Vol.41.

- N.3. - P.315-320.

114. B.L. Altshuler and A.G. Aronov. Electron-Electron Interactions in Disordered

Systems, edited by A. L. Efros and M. Pollak. -North Holland, Amsterdam. -1985. - 153 p.

115. Martin J.M. Long-range magnetic ordering in the Kondo lattice CeCuGa3 / J.M. Martin, D.M. Paul, M.R. Lees, D. Werner, E. Bauer // JMMM. - 1996. -Vol.159. - P.223-226.

116. Кайданов В.И. Резонансное рассеяние носителей тока в полупроводниках AIVBVI / В.И. Кайданов, С.А. Немов, Ю.И. Равич // Физика и техника полупроводников. - 1992. - Т.26. - №2. - С.201-222.

117. Алешкин В.Я. Число Лоренца и фактор Холла в вырожденных полупроводниках при резонансном рассеянии носителей тока / В.Я. Алешкин, А.А. Шабалдин, В.А. Корчагин, С.А. Немов, Ю.И. Равич // Физика и техника полупроводников. - 2008. - Т.42. - №10. - С.1180-1189.

118. Алешкин В.Я. Примесные резонансные состояний в полупроводниках. Обзор / В.Я. Алешкин, Л.В. Гавриленко, М.А. Однолюбов, И.Н. Яссиевич // Физика и техника полупроводников. - 2008. - Т.42. - №8. - С.899-922.

119. Kulbachinskii V.A. Magnetoresistance and Hall effect in Bi2Te3<Sn> in ultrahigh magnetic fields and under pressure / V.A. Kulbachinskii, N.B. Brandt, P.A. Cheremnykh, S.A. Azou, J. Horak, P. Lostak // Phys. Stat. Sol. B. - 1988. -Vol.150. - P.237 - 243.

120. Kulbachinskii V.A. Thermoelectric Power and scattering of carriers in Bi2-xSnxTe3 with layered structure / V.A. Kulbachinskii, H. Negishi, M. Sasaki, Y. Giman, M. Inoue, P. Lostak, J. Horak // Phys. Stat. Sol. B. - 1997. - Vol.199. -P.505 - 513.

121. 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 полупрводников. - 2017. - Т.51. -№6. - С. 744 - 747.

122. Yaprintsev, Maxim. Microstructure and thermoelectric properties of the

Bi1,9Lu0,1Te3 compound / Maxim Yaprintsev, Roman Luybushkin, Oxana Soklakova, Oleg Ivanov // Rare Metals. - 2017.

123. Kasap S, Koughia C, Ruda H, Johanson R. Handbook of Electronic and Photonic Materials, Ed.: S. Kasap and P. Capper (Springer, Berlin, 2006), 19 p.

124. Lee P.A. Disordered electronic system / P.A. Lee, T.V. Ramakrishnan // Rev. Mod. Phys. - 1985. - Vol.57. - N.2. - P.287-337.

125. Fujii M. Hopping conduction in SiO2 films containing c, Si and Ge clusters // M. Fuji,i F.Y. Inoue, S. Hayashi, K. Yamamoto // Appl. Phys. Lett. - 1996. -Vol.68. - N.26. - P.3749-3751.

126. Han J. Hopping conductivity in Mn-doped ZnO / J. Han, M. Shen, W. Cao, A.M.R. Senos, P.Q. Mantas // Appl. Phys. Lett. - 2003. - Vol.82. - N.1. - P.67-69.

127. Arushanov E. Hopping conductivity in p-CuGaGe2 films / E. Arushanov, S. Siebentritt, T. Schedel-Niedrig, M.C. Lux-Steiner // J. Appl. Phys. - 2006. -Vol.100. - P.0630715-1-4.

128. Mott N., Davies E.A. Electron processes in non-crystaline materials. - 1979. -Clarendon Oxford. - 608p.

129. Shklovskii B.I., Efros A.L. Electronic properties of doped semiconductors. -1984. - Springer, Berlin. - 388p.

130. Laiho R. Hopping conductivity of Ni-doped p-CdSb // R. Laiho, A.V. Lashkul, K.G. Lisunov, E. Lähderanta, M.A. Shakhov, V.S. Zakhvalinskii // J. Phys.: Condens. Mater. - 2008. - Vol.20. - N.29. - P.295204 -1-8.

131. Shwarts Yu.M. Non-ohmic Mott conductivity and thermometric characteristics of heavily doped silicon structures / Yu.M. Shwarts, A.V. Kondrachuk, M.M. Shwarts, L.I. Shpinar // Semiconductor physics, Quantum Electronics and Optoelectronics. - 2000. - Vol.3. - N.3. - P.40-405.

132. Zavaritskaya E.I. Hopping conductivity of germanium bicrystals in strong electric fields at T< 1K / E.I. Zavaritskaya // JTPF Lett. - 1985. - Vol.41. - N.6. -P.279-284.

133. Yakimov A.I. The Coulomb gap in the phenomena of nonlinear screening and

non-ohmic hopping conductivity / A.I. Yakimov, A.V. Dvurechenskii, E.M. Baskin // JTPF. - 1993. - Vol.77. - N.1. - P.113-117.

134. Van Ancum G.K. Electric-field activated variable-range hopping transport in PrBa2Cu3Ü7-5 / G.K. Van Ancum, M.A.J. Verhoeven, D.H.A. Blank, H. Rogalla // Phys. Rev. B. - 1995. - Vol.52. - N.8. - P.5598-5602.

135. Apsley N. Temperature- and field dependence of hopping conduction in disordered systems // N. Apsley, H.P. Hughes // Philos. Mag. - 1975. - Vol.31. -N.6. - P.1327-1339.

136. Pollak M. A percolation treatment of high-field hopping transport // M. Pollak, I. Riess // J. Phys. C.: Solid State Phys. - 1976. - Vol.9. - P.2339-2352.

137. Шкловский Б.И. Прыжковая проводимость полупроводников в сильных электрических полях / Б.И. Шкловский // Физика и техника полупроводников. - 1972. - Т.6. - С.2335-2340.

138. Pippard A.B. Magnetoresistance in metals / Cambridge University. Cambridge. - 1989. - 253 p.

139. Liu K. Finite-size effects in bismuth nanowires / K. Liu, C.L. Chien, P.C. Searson // Phys. Rev. B. - 1998. - Vol.58. - P.R14681 - R14684.

140. Yang F.Y. Large magnetoresistance of electrodeposited single-crystal bismuth thin films / F.Y. Yang, K. Liu, D.H. Reich, P.C. Searson, C.I. Chien, Science. - 1999. - Vol.284. - P.1335-1337.

141. Andersson M. Magnetoresistance and Hall effect of the complex metal alloy Mg2Al3 / M. Andersson, M. Feuerbacher, Ü. Rapp // Phys. Rev.B. - 2008. -Vol.78. - P.024201-024204.

142. Young D.P. High magnetic field sensor using LaSb2 / D.P. Young, R.G. Goodrich, J.F. DiTusa, S. Guo, P.W. Adams, J.Y. Chan, D. Hall // App. Phys. Lett. - 2003. - Vol.82. - P.3713 - 3715.

143. Park J. Large linear magnetoresistance and magnetothermopower in layered SrZnSb2 / J. Park, G. Lee, F. Wolff-Fabris, Y.Y. Koh, M.J. Eom, Y.K. Kim, M.A. Farhan, Y.J. Jo, C. Kim, J.H. Shim, J.S. Kim // Phys. Rev. Lett. - 2011. - Vol.107.

- P.126402 -126405.

144. Sagar R.U.R. Large, linear, and tunable positive magnetoresistance of mechanically stable graphene foam - toward high-performance magnetic field sensors / R.U.R. Sagar, M. Galluzzi, C. Wan, K. Shehzad, S.T. Navalt, T. Anwar, R.S. Mane, H.-G. Piao, A. Ali, F.J. Stadler // Appl. Mater. Interfaces. - 2017. -Vol.9. - N.2. - P.1891-1898.

145. Morozov S.V. Two-dimensional electro and hole gases at the surface of graphite / S.V. Morozov, K.S. Novoselov, F. Schedin, D. Jiang, A.A. Firsov, A.K. Geim // Phys. Rev. B. - 2005. - Vol.72. - P.201401(R).

146. Qi X.-L. Topological insulators and superconductors / X.-L. Qi S.-C. Zhang // Rev. Mod. Phys. - 2011. - Vol.83. - P.1057 - 1110.

147. Ping J. Disorder-induced magnetoresistance in a two-dimensional electron system / J. Ping, I. Yudhistra, N. Ramakrishnan, S. Cho, S. Adam, M.S. Fuhrer // Phys. Rev. Lett. - 2014. - Vol.113. - P.047206 - (1-5).

148. Von Kreutzbruck M. Linear magnetoresistance in Ag2+sSe thin films / M. von Kreutzbruck, G. Lembke, B. Mogwitz, C. Korte, J. Janek // Phys. Rev. B. - 2009.

- Vol.79 - P.035204 - (1-5).

149. Hu J. Nonsaturating magnetoresistance of inhomogeneous conductors: Comparison of experiment and simulation / J. Hu, Meera M. Parish, T. F. 150. Rosenbaum // Phys. Rev. B. - 2007. - Vol.75. - P.214203 - (1-9).

150. Parish M.M. Classiacal magnetotransport of inhomogeneous conductors // M.M. Parish, P.B. Littlewood // Phys. Rev. B. - 2005. - Vol.72. - P. 094417 - (111).

151. Ivanov O.N. Linear positive magnetoresistivity of the Bi19Lu01Te3 alloy with inhomogeneous micrograined structure / O.N. Ivanov, M.N. Yaprintsev, R.A. Lyubushkin, O.N. Soklakova // Journal of Nano and Electronic Physics. 2016. -Vol.8. - N.4 (1). - P.04033 - 1-4.

152. Ivanov O.N. Low-temperature minimum in the electrical resistivity of the Bi19Lu01Te3/ O.N. Ivanov, M.N. Yaprintsev, R.A. Lyubushkin, O.N. Soklakova //

Jour5nal of Nano and Electronic Physics. 2016. - Vol.8. - N.4 (1). - P.04036 - 14.

153. Япрынцев М.Н. Особенности транспортных свойств соединения Lu01Bi19Te3 // М.Н. Япрынцев, Р.А. Любушкин, О.Н. Соклакова, О.Н. Иванов // Физика и техника полупроводников. - 2017. - Т.51. - №8. - С.1031-1033.