Експериментальні дослідження нового термоелектричного матеріалу на основі напівпровідникового твердого розчину Ti1-xAlxNiSn

Abstract

Досліджено структурні, електрокінетичні та енергетичні властивості напівпровідникового твердого розчину Ti1-xAlxNiSn, отриманого уведенням до структури пів-Гейслерової фази TiNiSn атомів Al шляхом заміщення у кристалографічній позиції 4а атомів Ті. Показано, що на ділянці концентрацій х = 0–0.01 атоми Al, в основному, заміщають у позиції 4с атоми Ni, генеруючи акцепторні стани. Встановлено, що за температур Т = (80–160) К співвідношення концентрацій іонізованих акцепторних та донорних станів у n-Ti1-xAlxNiSn, х = 0–0.04, є незмінним, однак концентрація донорів є більшою. За вищих температур, Т ≥ 250 К, відбувається іонізація глибоких донорних станів, які існували в n-TiNiSn як результат «апріорного легування» напівпровідника. Виявлено додатковий механізм генерування донорних станів у n-Ti1-xAlxNiSn при частковому зайнятті атомами Al тетраедричних пустот структури. Співвідношення концентрацій генерованих донорно-акцепорних станів визначає положення рівня Фермі εF та механізми провідності n-Ti1-xAlxNiSn. Досліджений напівпровідниковий твердий розчин є перспективним термоелектричним матеріалом.