現代 佛語에 있어서의 Epithe`te와 Apposition에 關한 硏究

김옥경 梨花女子大學校 大學院 1983 국내석사

Bi2Te3계 열전화합물의 희토류(La, Ce, Sm) 원소 첨가에 따른 열전특성

양준혁 창원대학교 2008 국내석사

Many thermoelectric studies have been done to improve the figure of merit (Z=a2s/k) which is consisted with Seebeck coefficient, electrical conductivity and thermal conductivity. Bi-Te based compound is known as the best thermoelectric material in room temperature to 500K. In order to get high figure of merit previous studies focused on low thermal conductivity introduced from phonon scattering at grain boundary of nano-size particles and doping effect of various elements and compositions. Recently a few studies were started about the effect of rare earth elements (RE) in Bi-Te based thermoelectric compounds. Previous Bi-Te-RE materials were fabricated with hydrothermal or solvothermal method, which are difficult to control the composition of constituents. X.H. Ji et. al. reported that Bi-Te compounds doped with rare earth elements showed the n-type behavior and the figure of merit(ZT) of those were 0.17~0.22 at 320~450K for Bi-Te-Ce In this study we investigated the doping effects of rare earth elements like lanthanum, samarium and Cerium in Bi-Te compounds by melting-crushing method. Bi and Te were substituted with small amount of rare earth elements. Bi-Te, (Bi-RE)-Te, Bi-(Te-RE), Bi-(Te-RE-Se), Bi-(Te-RE-Sb), compounds were fabricated by melting-crushing method and hot pressing, and thermoelectric properties of Seebeck coefficient, electrical conductivity and thermal conductivity were measured.

Cu첨가에 따른 n형 Bi-Te계 열전소재의 열전성능 변화 거동 연구

고미희 강원대학교 일반대학원 2018 국내석사

Bi-Te계 열전소재는 상온영역(200-400K)에서 우수한 열전성능을 나타내며 오랜 시간 동안 유용한 열전소재로써 연구되어 왔다. 현재 Bi-Te계 열전소재는 소형/고밀도 냉각 및 정밀온도 제어를 위한 제품에 폭 넓게 사용되고 있으나, 범용냉각 및 저온 열전발전 등으로의 응용확대를 위해서는 성능증대가 요구된다. p형 Bi2-xSbxTe3계 소재의 경우 나노구조화 등의 전략에 의한 격자열전도도 저감으로 고성능의 소재가 개발되고 있으나, n형 Bi2Te3-ySey계 소재의 경우 열전성능의 결정이방성 문제로 나노구조화 소재에서도 zone melting으로 제조한 ingot 대비 높은 성능 구현이 어렵게 된다. 이러한 Bi-Te계 열전소재의 열전성능 및 재현성을 증대를 위해 n형 Bi-Te계 다결정소재의 경우 재현성에 심각한 문제가 발생하므로 기존에 많은 연구에서 그 해결 방안으로 Cu를 첨가하여 열전성능의 증대와 동시에 결함 제어에 의한 재현성 증대를 구현하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 n형 Bi2Te3-ySey계 열전소재의 성능증대를 목적으로 Cu를 첨가한 조성에 대해 소재 합성 공정에 따른 상 형성 거동 및 이에 따른 열전특성의 변화를 규명하고자 하였다. 조성 및 공정에 의한 상 형성 거동 변화를 규명하기 위해 Cu를 과량 첨가한 조성인 CuxBi2Te2.7Se0.3과 Bi자리에 Cu가 치환된 조성인 CuxBi2-xTe2.7Se0.3 (x=0.1, 0.3, 0.5) 원료합금을 각각 box furnace와 rocking furnace를 이용하여 용융-응고 공정으로 제조하였다. Box furnace를 이용하여 제조한 원료합금은 Cu0.1Bi1.9Te2.7Se0.3를 제외한 모든 조성에서 Cu-Te 및 Cu-Se의 2차상이 형성되었다. 반면, rocking furnace를 이용하여 제조한 원료합금은 모든 조성에서 단일상이 형성되어 box furnace와 비교하여 단일상 합성에 유용함을 확인하였다. Rocking furnace와 spark plasma sintering 공정으로 제조한 Cu 과량 첨가 조성과 Bi 자리에 치환 조성 소결체에 대한 열전특성을 평가한 결과, 전기전도 특성 향상으로 Cu 과량 첨가 조성이 더 높은 power factor 값을 나타내었다. Cu 첨가량 최적화를 위해 CuxBi2Te2.7Se0.3 (x=0.01, 0.03, 0.05) 조성의 소재를 제조하고 열전특성을 평가하였다. Cu의 첨가량이 증가할수록 전기전도도는 증가하였으며 제백계수는 감소하는 경향을 나타내어, 첨가한 Cu 중 일부가 van der Waals 결합 위치로 intercalation되는 것으로 확인되었다. Cu0.01Bi2Te2.7Se0.3 조성에서 3.78mWm-1K-2의 최대 power factor가 300K에서 구현되었으며, 최대 ZT=1.05의 높은 열전성능을 나타내었다. Bismuth telluride (Bi2Te3) based alloys (p-type Bi2-xSbxTe3 and n-type Bi2Te3-ySey) are effective thermoelectric materials near room temperature (200–400K). They are widely used for small-scale and high-density cooling, and precise temperature control applications; however, a broad range of applications including power generation from low-grade heat and domestic refrigeration remain constrained due to the insufficient thermoelectric conversion efficiency. Thermoelectric performance of p-type Bi2-xSbxTe3 alloys have been remarkably enhanced due to the reduction of lattice thermal conductivity through various nanostructuring approaches. However, for n-type Bi2Te3-ySey alloys, the ZT values of nanostructured materials were rather lower than that of the zone melting ingot owing to severe anisotropicity in thermoelectric transport properties. In the present study, we investigated the phase transformation behavior of Cu-doped Bi2Te3-ySey alloys with processing parameters and their thermoelectric properties. In order to clarify the phase formation behavior by composition and process, starting alloys of CuxBi2Te2.7Se0.3 (excess Cu) and CuxBi2-xTe2.7Se0.3 (Bi-site substitution, x=0.1, 0.3, 0.5) were fabricated by melt-solidification process both using box furnace and rocking furnace. For the starting alloys fabricated by box furnace, the secondary alloy of Cu-Te and Cu-Se was formed in all compositions except Cu0.1Bi1.9Te2.7Se0.3. Whereas the starting alloys prepared by rocking furnace were found to form a single phase, suggesting the melt-solidification process by rocking furnace is more effective for the fabrication of high purity Bi-Te-based alloys. The power factor of Cu excess samples fabricated by using rocking furnace and spark plasma sintering were higher that those of Cu substituted ones due to the enhanced electronic transport properties. For the optimization of the Cu content, CuxBi2Te2.7Se0.3 (x=0.01, 0.03, 0.05) samples were prepared and their thermoelectric properties were evaluated. As the amount of Cu added increased, the electrical conductivity increased and the whitening coefficient decreased, suggesting that some of the added Cu intercalated to the van der Waals bonding sites. In the composition Cu0.01Bi2Te2.7Se0.3, the maximum power factor of 3.78mWm-1K-2 was obtained at 300K and showed the highest thermoelectric figure merit ZT=1.05.

Bi2Te3系 熱電變換材料의 壓出 Die에 의한 壓出性과 熱電特性

권동진 忠南大學校 大學院 2002 국내석사

Bithmuth telluride-based materials are well know of their thermoelectric applications at room temperature. They are used in the semiconductor, thermal sensor, infrared ray sensor, laser diodes, thermoelectric refrigeration. The Bi_(2)Te_(3) crystal has a rhombohedral unit cell with at room temperature. This crystal is very easy to cleave on the basal plane due to the existence of the Te-Te layer parallel to the basal plane, which has the Van der Waals's bond. The thermoelectric properities are better in the directions parallel to the basal plane than to the c-axis. single crystal Bi_(2)Te_(3) alloy is easily fractured through the cleavage plane during cutting process. Thus recently researches have been focused on the development of polycrystalline Bi_(2)Te_(3)-based materials to replace the single crystals in the cooling modules. Recently thermoelectric materials are fabricated powder metallugry method becacuse requirement of miniaturization and complication of thermaelectric module, isotropic mechanically strong materials with good thermoelectric properties are more preferable. And rapid solidification and hot extrusion techniques have regarded to satisfy those requirements on the aspects of a homogenous solid solution and mass productivit, which determines the thermoelectric property, mechanical property and industrial application. The thermoelectric materials has fabricated y gas atomization, one of typical rapid solidification technique, and followed by consolidation processes such as vacuum powder encapsulatin in aluminum can and hot extrusion. Because of the thermoelectric material has the anisotrophy, in which the preferential direction is perpendicular c-axis, this low figure of merit was attributed to the poor crystal grain's orientation in hot extrusion material. Extruded bar were fabricated under the various process condition of precompacting pressure, extrusion die angle, extrusion temperature, extrusion pressure. Plastic deformation in hot extrusion occur to carrier concentraion. Carrier concentration in hot extrusion increases by large plastic deformation. This plastic deformation makes dislocations. As dislocations move on in Bi_(2)Te_(3)-based compounds, it happen to be much more vacancy-interstitial V_(Te)-Te_(i) of Te than vacancy-interstitial V_(Bi)-Bi_(i) of Bi. Te_(i) which occur in this system originate new defects like following after getting into V_(Bi), which are vacancies of Bi site. Thus, these defects increase in carrier concentration. And this conditions change thermoelectric properties and mechanical properties. In these experience, extruded bar has been fabricated under the condition of extrusion die angle 45˚, 90˚ in the extrusion temperature 450℃, and under the condition of various powder size range - ∼45㎛, 75∼125㎛, 200∼300㎛, ∼300㎛ - in the extrusion temperature 450℃. In the extrusion die angle, The Seebeck coefficient and electric resistivity of extruded bar decrease with extruded die angle 90˚, but power factor of extruded bar were 2.37, 3.3×10^(-3)W/mK^(2) with extruded die angle 90˚. In the various powder size, The Seebeck coefficient and electric resistivity of extruded bar increase with increasing th powder size and powder factors of extruded bar with various powder size range(∼45㎛, 75∼125㎛, 200∼300㎛, ∼300㎛)were 3.4, 3.5, 2.1 and 3.6×10^(-3)W/mK^(2). In this study because plastic working and oxygen concentration change a carrier concentration and an effect in Seebeck coefficient, electrical resistivity, it is suitable and control carrier concentration in the future and will research which manufactures the thermoelectric material which shows the figure of merit must become accomplished.

광기록을 위한 Te계 칼코게나이드 박막의 상전이 특성

이영종 광운대학교 대학원 1990 국내박사

Te100-xGex(x=10,15,25,40,60 at%)와 (GeTe)100-y(Sb2Te3)y(y=33.5, 50, 66.5, 80 at.%) 박막에서 비정질과 결정질 박막의 광학적 특성과 X-선 회절도, 80%RH/66'C 분위기에서의 열화, JMA 모델을 이용한 결정화 특성, 마이크로 크기로 접속된 다이오드 레이저 빔 조사에 의한 결정화를 관찰하여 높은 안정도와 빠른 소거 능력을 갖는 상전이형 광기록 재료로서의 응용가능성을 조사하였다. Te100-xGex 박막은 x의 증가에 따라 투과도는 증가하였으며, (GeTe)100-y(Sb2Te3)y 박막에서는 y의 증가에 따라 투과도는 감소하였다. Te100-xGex, (GeTe)100-y(Sb2Te3) 박막은 결정화 온도 부근에서 열처리에 의해 투과도는 감소하였으며, 반사도는 증가하여 열처리 전과 후의 박막에서 큰 대조비를 나타내었다. 이와같은 광학적 특성의 변화는 X-선 회절 분석으로 비정질 박막의 결정화에 기인한 것임을 알았다. 열처리에 의해 결정화된 Te100-xGex박막은 x=10,15 at% 인 경우 Te결정, x=25at.% 이상인 경우 Te 결정과 화학량론 조성인 GeTe 결정들로 이루어졌으며, (GeTe)100-y(Sb2Te3)y 박막은 y=33.5 at.%인 경우 GeTe결정, y=50, 66.5 at.%인 경우 화학량론 조성인 GeSbeTe4결정. y=80 at.%인 경우 GeSbeTe4결정으로 이루어졌다. 비정질 Te100-xGex박막은 80%RH/66'C 항온항습 분위기에서 x=40at.%이하인 경우 열화가 관찰되었으며, x=10 at.%인 경우 12.5%로 가장 높은 열화율을 나타내었다. 그러나 비정질 (GeTe)100-y(Sb2Te3)y박막은 안정한 특성을 나타내었다. 이와같은 열화는 초기에 산화층의 형성에 기인하나 시일이 경과함에 따라 박막의 융해에 기인한다. 결정질 Te100-xGex박막은 80%RH/66'C항온 항습 분위기에서 x=10, 40at.%인 경우 각각 12.8%, 13% 정도의 열화율을 나타내었다. 등온 열처리 조건에서 반사도 변화와 JMA방정식을 이용하여 결정화 과정을 조사하였다. 열처리에 의한 결정화는 초기에 빠르게 진행되나 결정화가 1/2정도 경과 후에는 느리게 진행되었다. Te100-xGex박막에서 x=50 at.%인 경우 numericla factor(n)은 약 3.6이었으며, 활성화 에너지 Ea는 3.7[V]였다. (GeTe)100-y(Sb2Te3)y 박막에서 n은 약 3정도였으며, Ea는 2[eV]정도였다. 마이크로 크기로 접속된 830nm의 다이오드 레이저 빔을 조사한 경우 결정화 온도와 융점치가 높은 박막은 넓은 레이저 조사 조건에서 결정화가 관찰되었으며, 낮은 결정화 온도를 갖는 박막은 더욱 낮은 레이저 세기와 짧은 펄스 폭으로 결정화 되었다. x=50 at.%인 Te100-xGex박막은 10mW, 20ns에서 결정화가 일어났다. 20%이상의 반사 대비도는 x=50 at.%인 Te100-xGex박막에서 10mW, 100ns,GeTe)100-y(Sb2Te3)y 박막에서 8mW, 200ns과 10mW, 50nS의 레이저 조사 조건에서 나타났다.

Te계 합금 박막의 반사 방지 구조와 광 기록 특성

이현용 광운대학교 대학원 1988 국내석사

본 논문은 Te를 기본으로 한 박막의 단일층과 반사 방지 삼중층 구조의 광 기록 특성을 조사하였다. 기록층으로 사용할 Te를 기본으로 한 박막의 열화율은 항온 항습 분위기에서의 광투과도의 변화를 이용하여 측정하였다. (Te_(86)Se_(14))_(50)Bi_(50) 2차 최소 반사 삼중층 구조는 단일층에 비교하여 Ar^(+)레이저 파장인 488nm와 다이오드 레이저 파장인 830nm에서 2배의 흡수도 개선을 보였으며, 72Å두께의 (Te_(86)Se_(14))_(50)Bi_(50) 박막은 항온항습 분위기에서 안정하였다. 또한 삼중층의 반사도는 488nm의 기록 파장에서 매우 낮은 값을 나타내었다. 미세구멍형성은 Ar^(+) 레이저를 이용하였고 (Te_(86)Se_(14))_(50)Bi_(50) 2차 최소 반사 삼중층의 경우, 미세구멍 모양이 본 실험에서 사용된 다른 자료에 비해 선명하였다. 삼중층 구조의 기록 감도는 기록 빔의 조사시간에 강하게 의존하였다. 반사 방지 삼중층 구조는 다이오드 레이저 시스템을 사용하여 최적할 될 수 있다. This thesis was investigated on that optical-recording characteristics of the monolayer and the antireflection trilayer structures for Te-based thin films. Changes in light transmittance were used to monitor the degradation rate of Te based thin films, for a recording layer, in a constant temperature humidity chamber. The results demonstrated that (Te_(86)Se_(14))_(50)Bi_(50) 2nd R. min. tri. structure were a 2 times impovement in absorbance at a Ar^(+) laser wavelength of 488nm and at a diode laser wavelength of 830nm in comparison with monolayer. And it was found that 72Å-thick (Te_(86)Se_(14))_(50)Bi_(50) film was stable in a chamber and that the reflectance of trilayer exhibited a very low value at a recording wavelength of 488nm. The hole formation is carried out by the Ar^(+) laser. In case of the 2nd R. min. trilayer for (Te_(86)Se_(14))_(50)Bi_(50) thin film, the hole shape were clean in comparison with the other that used in this experiments. The recording sensitivity of a trilayer had a strong dependence on the pulse duration. This (Te_(86)Se_(14))_(50)Bi_(50) antireflection trilayer can be optimized for using with a diode laser recording system.

Microwave-assisted solvothermal synthesis and thermoelectric properties of Sb2Te3/Graphenehybridcomposite

Kim, Wonyoung Sungkyunkwan University 2013 국내석사

Equal Channel Angular Pressing 공정으로 제조된 Bi2Te3계 화합물의 미세조직 및 열전특성에 관한 연구

임철호 인하대학교 일반대학원 2008 국내박사

This study was aimed to enhance the figure-of-merit(Z) of Bi₂Te₃based compound by the reduction of lattice thermal conductivity(κph) through grain refinement using Equal channel angular pressing(ECAP). The ECAP process, which is one of severe plastic deformation method, can easily accumulate strain by repeated pass work because a material is deformed without reduction of cross-sectional area during process. In this study, the effect of deformation temperature, ram speed, and number of passes on dynamic recrystallization of the Bi₂Te₃based compounds was examined. Also, the co-relationship between microstructure and thermoelectric properties was investigated in detail. Prior to ECAP process, the n-type Bi₂Te_(2.7)Se_(0.3) and p-type Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te₃ were fabricated using spark plasma sintering method, and the effect of sintering temperature, dopant content, initial particle size, and hydrogen reduction on thermoelectric properties was investigated in order to optimize the thermoelectric properties of sintered compound. The sintered n-type Bi₂Te_(2.7)Se_(0.3) compound showed maximum figure-of-merit of 2.44×10^(-3) K^(-1) under the condition of sintering temperature of 460℃, initial particle size below 75㎛, and dopant content of 0.05 wt% SbI3. For the sintered p-type Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te₃ compound, maximum figure-of-merit of 2.65×10^(-3) K^(-1) was obtained under the condition of sintering temperature of 380℃, initial particle size below 75㎛, and dopant content of 2 wt% excess Te. Oxygen contents of the n-type and p-type powders were remarkably reduced by the hydrogen reduction treatment, as a result, figure-of-merits of sintered n-type and p-type compounds were improved up to 78 % and 11 %, respectively. From this results, it could be known that the n-type Bi₂Te_(2.7)Se_(0.3) was largely affected by oxidation compared with the p-type Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te₃, and hydrogen reduction treatment at least more than 9 hours at 380~420℃ should be conducted in order to recover the thermoelectric properties. The ECAP process was carried out under the condition of 1~4 passes, deformation temperature of 380~500℃, and the ram speed of 0.5~2 mm/s. For the sintered n-type Bi₂Te_(2.7)Se_(0.3) and p-type Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te₃ compound, initial large grains with 45~105 ㎛ size were refined to 1~3㎛ size due to the dynamic recrystallization after ECAP process. The fraction of recrystallized region increased as the deformation temperature and the number of passes increased, and the ram speed decreased. The thermoelectric properties of the sintered n-type Bi₂Te_(2.7)Se_(0.3) compound were not affected by microstructural evolution. The figure-of-merit of the sintered p-type Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te₃ compound was improved with increasing recrystallization. As a result, the highest figure-of-merit of 3.5×10^(-3) K^(-1), which is higher than that of commercial ingot(about 3.0×10^(-3) K^(-1)), was obtained after 4 passes for the specimen deformed at 460℃ with ram speed of 0.5 mm/s. In this process condition, 23 % of lattice thermal conductivity(κph) before ECAP was reduced. The n-type Bi₂Te_(2.7)Se_(0.3) and p-type Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te₃ ingot was not almost recrystallized after 1 pass. However, the fraction of recrystallized region rapidly increased with increasing the number of passes. Consequently, uniform microstructure was obtained after 4 passes. The n-type ingots exhibited low figure-of-merit overall, whereas the p-type ingot deformed at 460 ℃ with ram speed of 0.5 mm/s showed 2.83×10^(-3) K^(-1) as high as that of commercial ingot(about 3.0×10^(-3) K^(-1)) after 4 passes. 본 연구는 Equal channel angular pressing(ECAP) 공정으로 제조된 Bi₂Te₃계 열전반도체의 미세조직 및 열전특성에 관한 연구로서, ECAP 공정을 통해 Bi₂Te₃계 화합물의 결정립을 미세화하고, 이로 인해 격자열전도도를 낮춤으로써 성능지수(Z)를 향상시키고자 하였다. 강소성 변형기구 중 하나인 ECAP는 단면적의 변화 없이 재료를 변형할 수 있기 때문에 공정의 반복에 의해 변형량을 증가시킬 수 있고, 전단변형에 의해 재료가 변형되기 때문에 응력이 표면에 집중되는 압출 및 압연에 비해 균일한 미세조직을 얻을 수 있는 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 ECAP 공정조건(변형온도, 변형속도, 변형량)이 Bi₂Te₃계 화합물의 동적재결정에 미치는 영향을 고찰하고, 공정 조건에 따른 미세조직과 열전특성의 상관관계를 규명하였다. ECAP 공정을 수행하기에 앞서, 방전플라즈마 소결법을 이용하여 n형 Bi₂Te_(2.7)Se_(0.3)와 p형 Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te₃ 소결재를 제조하고, 소결온도, 도펀트 함량, 초기 분말입도, 수소환원이 열전특성에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. n형 Bi₂Te_(2.7)Se_(0.3)는 0.05wt% SbI₃의 도펀트 함량, 75㎛ 이하의 초기 분말입도, 460℃의 소결온도 조건에서 2.44×10^(-3)K^(-1)의 최대 성능지수(Z)를 얻을 수 있었으며, p형 Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te₃는 2wt% Te의 도펀트 함량, 75 ㎛ 이하의 초기 분말입도, 380℃의 소결온도 조건에서 2.65×10^(-3)K^(-1)의 최대 성능지수를 나타내었다. n형 Bi₂Te_(2.7)Se_(0.3)와 p형 Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te₃ 분말의 산소농도는 수소환원 처리에 의해 현저하게 감소하였고, 성능지수는 수소환원 전에 비해 각각 78%, 11% 향상되었다. 이로부터 n형 Bi₂Te_(2.7)Se_(0.3)는 p형 Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te₃에 비해 산화의 영향을 크게 받으며, 열전특성의 회복을 위해서는 380~420℃의 온도에서 9시간 이상의 수소환원 처리가 필요함을 알 수 있었다. ECAP 공정은 380~500℃의 변형온도, 0.5~2mm/s의 변형속도(램속도), 1~4 passes의 변형량(pass 수) 조건에서 수행하였다. n형 Bi₂Te_(2.7)Se_(0.3)와 p형 Bi_(0.5)Sb_(1.5)Te₃ 소결재는 ECAP 변형 후 45~105㎛의 초기 결정립들이 동적재결정에 의해 1~3㎛로 미세화 되었으며, 재결정 분율은 변형온도와 변형량은 증가하고 변형속도는 감소할수록 증가하였다. n형 소결재의 경우 미세조직의 변화에도 불구하고 열전특성에 있어 큰 변화가 없었던 반면, p형 소결재는 재결정이 증가함에 따라 성능지수(Z)가 향상되어 460℃의 변형온도, 0.5mm/s의 변형속도, 4 passes의 변형량 조건에서 3.54×10^(-3)K^(-1)로 상용 주조재(3.0×10^(-3)K^(-1))보다 높은 값을 나타내었다. 이때 p형 소결재의 격자열전도도(κph)는 ECAP 전에 비해 23% 감소되었다. n형 및 p형 주조재를 ECAP 한 결과, 1 pass의 변형에 의해 재결정은 거의 일어나지 않았지만, 변형량이 증가함에 따라 재결정이 급격하게 증가하여 결국 4 passes의 변형 후 소결재와 마찬가지로 균일한 조직을 얻을 수 있었다. n형 주조재는 미세조직의 변화와 더불어 열전특성 또한 크게 변하였으나 1.84×10^(-3)K^(-1)의 낮은 성능지수를 나타낸 반면, p형 주조재는 460℃의 변형온도, 0.5mm/s의 변형속도, 4 passes의 변형량 조건에서 2.83×10^(-3)K^(-1)로 상용 주조재(3.0×10^(-3)K^(-1))에 가까운 성능지수를 나타내었다.

CdIn₂Te₄단결정 성장과 광전기적 특성에 관한 연구

문종대 조선대학교 대학원 1996 국내박사

The CdIn_(2)Te_(4) single crystals were grown by modified vertical Bridgman method. The CdIn_(2)Te_(4) single crystals were evaluated to be tetragonal by the powder method. The CdIn_(2)Te_(4) single crystals were confirmed to be grown with planes of (112) faced with the length of the ingots by the Laue reflection method. From the Hall effects by van der Pauw method, the as-grown CdIn_(2)Te_(4) single crystals were found to be an p-type semiconductors and its polarites had found to have no ralation with c axis. The values of carrier concentration n, Hall coefficient R_(H), electric conductivity δ and mobility μ for the sample perpendicular and parallel to c axis were 8.75 × l-^(23) electrons/m^(3), 7.14 × 10^(-5)m^(3)/C, 176.40 Ω^(-1)m^(-1), 3.41 × 10^(-2)m^(2)/V·s, and 8.61 × 10^(23) electrons/m^(3), 7.26 × 10^(-5)m^(3)/C, 333.38 Ω^(-1)m^(-1). 2.42 × 10^(-2)m^(2)/V·s, respectively . From the photocurrent spectrum by illumination of light polarized to the c axis of the CdIn_(2)Te_(4) single crystals, we have found that values of spin orbit coupling □s.o. and crystal field splitting □cr. were about 0.38±0.06 eV and 0.24±0.03 eV, respectively. Phonon energy resulted by comparing the spectrum of photo- current with that of photoluminescence is found to be 14 meV on the sample perpendicular to c axis and 15 meV on the sample parallel to c axis.

저온 에너지 하베스팅용 Cu2Te 나노입자가 함유된 Bi-Te계 열전 재료의 합성 및 열전특성에 관한 연구

송재민 부산대학교 대학원 2019 국내석사

본 연구에서는 Bi0.5Sb1.5Te3 기반 P형 열전 재료의 열전발전용 활용을 위해 화학적으로 합성된 Cu2Te 나노입자와 복합화하여 열전 특성을 분석하였다. Bi0.5Sb1.5Te3 는 고상합성법, Cu2Te 나노입자는 화학적 합성법을 통해 제조하였고, 습식 혼합 방법으로 Bi0.5Sb1.5Te3 와 Cu2Te 나노입자를 혼합하였다. 제조한 분말의 소결은 방전 플라즈마 소결법 (spark plasma sintering (SPS)) 을 통하여 소결을 진행하였으며, 소결체는 알맞은 크기로 가공 후 미세구조 및 열전성능을 분석하였다. Cu2Te 나노입자는 Bi0.5Sb1.5Te3 매트릭스 안에 균일하게 분산되어 있는 것을 확인하였으며, 소결 후에도 수백 nm의 Cu2Te 나노입자가 균일하게 분산되어 있음을 확인하였다. Cu2Te 나노입자 첨가에 따라 홀 캐리어 (hole carrier) 가 증가하였으며, 이로 인해 전기전도도 (electrical conductivity) 가 크게 향상되어 고온에서의 파워팩터 (power factor) 가 증가되었다. 또한, Cu2Te의 나노입자가 Bi0.5Sb1.5Te3에 침투되어 포논산란 (phonon scattering) 이 증대되어 격자 열전도도 (lattice thermal conductivity) 가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 그 결과, Bi0.5Sb1.5Te3 / Cu2Te (0.1wt%) 조성에서 최대 열전성능지수 (ZT) 값이 375K에서 1.1을 얻을 수 있었으며, 상온~200oC의 ZT 평균값은 Bi0.5Sb1.5Te3 모조성 (ZTave = 0.81) 대비 22.3%증가한 0.99을 얻을 수 있었다. 따라서 본 연구에서 개발한 Cu2Te 나노입자 복합 열전 재료는 저온영역의 에너지 하베스팅용으로 적합한 열전 재료임을 확인하였다. 또한, 본 연구에서 진행한 Cu2Te 복합화은 간단한 후처리 공정으로 효과적으로 열전성능지수의 온도 의존성을 조절할 수 있으므로, 산업적으로 큰 파급효과가 기대된다. In this study, we report the thermoelectric properties of p-type Bi0.5Sb1.5Te3 by incorporating chemically synthesized Cu2Te nanoparticles. First, Cu2Te nanoparticles were prepared by chemical synthesis and disperse various amount (0, 0.05, 0.1, 0.2, and 0.4 wt%) in the Bi0.5Sb1.5Te3 matrix by using the chemical method. The obtained powders were consolidated by using spark plasma sintering (SPS). Cu2Te nanoparticles were homogeneously dispersed in the Bi0.5Sb1.5Te3 matrix. even after sintering. The incorporation of Cu2Te nanoparticles increased the hole carrier concentration which results in an increase in the electrical conductivity and the power factor. In addition, the Cu2Te incorporation in the Bi0.5Sb1.5Te3 matrix increases the phonon scattering which results in decreasing lattice thermal conductivity. The synergetic increase in the power factor and thermal conductivity reduction results in an increase in the figure of merit (ZT) 1.1 was obtained at 375K for x = 0.1wt% Cu2Te sample. Moreover, the average ZT values within the experimental temperature range (RT ~ 470 K) were also larger than the pristine sample. As a results, the Cu2Te incorporation efficiently controls the temperature of the maximum ZT and shift systematically to higher temperatures by increasing Cu2Te contents. This study suggests that Cu2Te incorporation could be an effective method to boost and modulate the temperature dependence of ZT that could be one of the candidate thermoelectric materials for low-temperature energy harvesting applications.