Síntesis e investigación del mono cristal BiSBTeSe dopado con Zr obtenido mediante el método de Bridgman
DOI:
https://doi.org/10.3989/revmetalm.100Palabras clave:
Análisis dilatométrico, EDS, Método Bridgman, Monocristal, Sistema de medición de efecto Hall, XRDResumen
El lingote del mono cristal de BiSbTeSe dopado con Zr se sintetizó utilizando el método de Bridgman. La composición química se determinó mediante análisis con espectroscopía de dispersión de energía (EDS). Mediante difracción de rayos X (DRX) se demostró que el lingote de cristal obtenido es un mono cristal y confirmó que se trata de un compuesto del tipo Bi2Te3, con orientación del mono cristal (001). El punto de fusión se determinó por medidas dilatométricas. La movilidad, concentración, resistividad/conductividad, y el coeficiente de Hall del BiSbTeSe dopado con Zr, se determinaron utilizando un sistema de medición de efecto Hall basado en el método de Van der Pauw. El efecto Hall se midió a temperatura ambiente con una intensidad de campo magnético aplicada de 0,37 T a diferentes intensidades de corriente. Las muestras de lingotes medidos se cortaron y se rompieron de diferentes regiones. Las muestras de lingotes utilizadas en las medidas fueron obtenbidas mediante corte y escisión en distintas zonas. Los resultados obtenidos utilizando un sistema de medición de efecto Hall (Ecopia, HMS-3000) en las distintas muestras, se compararon entre sí. Los resultados confirmaron que las propiedades eléctricas y de transporte del mono cristal dependen de la dirección del crecimiento del cristal. La movilidad se mejoró significativamente en comparación no solo con el valor teórico de Bi2Te3 sino también con los datos existentes en la literatura.
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Dashevsky, Z., Drabkin, I., Korotaev, V., Rabinovich, D. (1997). Improved materials for thermoelectric conversion (generation). Proceedings of the 16th IEEE International Conference on Thermoelectrics, Dresden, Free State, Germany, pp. 26–29. https://doi.org/10.1109/ICT.1997.667158
Deshpande, M.P., Pandya, N.N., Parmar, M.N. (2009). Transport property measurements of Bi2Se3 crystal grown by Bridgman method. Turk. J. Phys. 33, 139–148.
DordevicÅL, S.V., Wolf, M.S, StojilovicÅL, N., NikolicÅL, M.V., Vujatovic ÅL, S.S., NikolicÅL, P.M., Tung, L.C. (2012). Magneto–optical effects in semimetalic Bi1-xSbx (x = 0.015). Phys.Rev. B86 (11–15), 115119. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.86.115119
Farag, B.S., Abou el Soud, A.M., Zayed, H.A., Gad, S.A. (2010). Transport properties of the quaternary systems of Bi-Sb- Te-Se. J. Ovonic Res.6 (6), 267–275.
Fleurial, J.P., Gailliard, L., Triboulet, R., Scherrer, H., Scherrer, S. (1988). Thermal properties of high quality single crystals of bismuth telluride – part I: experimental characterization. J. Phys. Chem. Solids. 49 (10), 1237–1247. https://doi.org/10.1016/0022-3697(88)90182-5
Gerovac, N., Snyder, G.J., Caillat, T. (2002). Thermoelectric properties of n-type polycrystalline BixSb2?x Te3 alloys. Proceedings of the 21st IEEE International Conference on Thermoelectrics, Long Beach, CA, USA, pp. 25–29.
Goldsmid, H.J. (2014). Bismuth Telluride and Its Alloys as Materials for Thermoelectric Generation. Materials. 7(4), 2577–2592. https://doi.org/10.3390/ma7042577 PMid:28788584 PMCid:PMC5453363
Gol'cman, B.M., Kudinov, V.A., Smirnov, I.A. (1972).Semiconductor thermoelectric materials based on Bi2Te3. Moskva, Russian.
Guo, X., Jia, X., Jiang, Y., Sun, H., Zhang, Y., Sun, B., Liu, B., Ma, H. (2014). Improved thermoelectric performance of Bi2Te3-xSex bulk materials produced by the preparation of high-pressure. Funct.Mater.Lett. 7(5),1450051. https://doi.org/10.1142/S1793604714500519
Jariwala, B., Shah, D., Ravindra, N.M. (2015). Transport property measurements in doped Bi2Te3 single crystals obtained via zone melting method. J. Electron. Mater. 44 (6), 1509–1516. https://doi.org/10.1007/s11664-014-3438-1
Kasparov., J., Dra?ar, ..,Krej.ov., A., Bene?, L., Lo?t'.k, P., Chen, W., Zhou, Z., Uher, C.(2005). n-type to p-type crossover in quaternary BixSbyPbzSe3 single crystals. J. Appl. Phys. 97(10), 103720–103725. https://doi.org/10.1063/1.1904158
Kusano, D., Hori, Y. (2002). Effects of PbTe doping on the thermoelectric properties of (Bi2Te3)0.2(Sb2Te3)0.8.Proceedings of the 21st IEEE International Conference on Thermoelectrics, Long Beach, CA, USA, pp. 25–29.
Nikolic, P.M., Vujatovic L, S.S., Ivetic, T., Nikolic, M.V., Cvetkovic, O., Aleksic, O.S., BlagojevicÅL, V., Brankovic, G., Nikolic, N. (2010).Thermal diffusivity of single crystal Bi0.9Sb0.1. Sci. Sinter. 42 (1), 45–50. https://doi.org/10.2298/SOS1001045N
Pauw Van der, L.J. (1958). A method of measuring the resistivity and Hall coefficient on lamellea of arbitrary shape. Philips Tech. Rev. 20, 220–224.
Pozega, E., Ivanov, S., StevicÅL,Z., KaranovicÅL, Lj., Tomanec, R., Gomid?elovicÅL, L., Kostov, A. (2015). Identification and characterization of single crystal Bi2Te3?xSex alloy. T. Nonferr. Metal. Soc. 25 (10), 3279–3285. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(15)63964-4
Rojas-Ch.vez, H., Reyes-Carmona, F., Jaramillo-Vigueras, D. (2010). Mechanochemical synthesis of a nanocrystalline thermoelectric compound. Rev.Metal. 46 (6), 548–554.
Rosi, F.D., Abeles, B., Jensen, R.V. (1959). Materials for thermoelectric refrigeration. J. Phys. Chem. Solids. 10 (2–3), 191–200. https://doi.org/10.1016/0022-3697(59)90074-5
Rowe, D.M. (2005). Thermoelectrics Handbook: Macro to Nano. CRC Press, Boca Raton. https://doi.org/10.1201/9781420038903
Snyder, G., Toberer, E. (2008). Complex thermoelectric materials.Nature Materials 7, 105–114. https://doi.org/10.1038/nmat2090 PMid:18219332
Soni,A., Shen, Y., Yin, M., Zhao, Y., Yu, L., Hu, X., Dong, Z., Khor, K.A., Dresselhaus, M.S., Xiong, Q. (2012).Interface driven energy filtering of thermoelectric power in spark plasma sintered Bi(2)Te(2.7)Se(0.3)nanoplatelet composites.Nano Lett. 12 (8), 4305–4310. https://doi.org/10.1021/nl302017w PMid:22823516
Wu, F., Song, H., Jia, J., Hu, X. (2013). Effects of Ce, Y, and Sm doping on thermoelectric properties of Bi2Te3 alloy. Prog. Nat. Sci.:Mat. Inter. 23 (4), 408–412. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2013.06.007
Yan, X., Poudel, B., Ma, Y., Liu, W., Joshi, G., Wang, Y.,Lan, Y., Wang, D., Chen, G., Ren, Z. (2010). Experimental studies on anisotropic thermoelectric properties and structures of n-type Bi2Te2. 7Se0. 3. Nano Lett. 10 (9), 3373–3378. https://doi.org/10.1021/nl101156v PMid:20672824
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