Повышение термоэлектрического фактора мощности в кристаллах p-SnSe при высоком давлении

И.В. Коробейников, Н.В. Морозова, Н. Миядзима1, С.В. Овсянников1

 Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН, г. Екатеринбург
1Баварский геологический институт, Байройтский университет, г. Байройт, Германия

 

Проведены измерения термоЭДС (S) и удельного электрического сопротивления (ρ) монокристаллов SnSe при всестороннем сжатии под давлением до 9 ГПа при комнатной температуре. Установлено, что термоэлектрический коэффициент мощности PF = S2σ кристаллов значительно увеличивается под давлением 5 ГПа, причем данный эффект усиливается при повторном сжатии образцов под давлением, что, в итоге, приводит к повышению коэффициента PF до ≈180 мкВт*К-2см-1 [1]. После обработки высоким давлением, образцы SnSe были исследованы с применением методов рентгеновской дифракции, БИК-спектроскопии и ПЭМ ВР. Обнаружено, что при квазигидростатическом сжатии монокристаллы SnSe испытывают существенную пластическую деформацию и переходят в необычное кристаллическое состояние. Это приводит к значительному уменьшению ширины запрещенной зоны Eg от 0.83 до 0.50 эВ (в условиях нормального давления) и модификации термоэлектрических свойств. Полученные результаты, указывают на эффективность стратегии улучшения эксплуатационных параметров халькогенидных термоэлектриков путём их деформации в условиях высокого давления.

 

 

Рис. 1. (а) Слоистая кристаллическая Pnma-структура SnSe в различных кристаллографических проекциях, (б) вид камеры высокого давления 4 с твердосплавными наковальнями 3 в разрезе и (в) фотография образца 1 в известняковом контейнере 2, извлеченном из камеры ВД после эксперимента.

 

  1. Giant Room-Temperature Power Factor in p -Type Thermoelectric SnSe under High Pressure / N.V. Morozova, I.V. Korobeynikov, N. Miyajima, S.V. Ovsyannikov // Advanced Science. — 2022. — V. 9. — P. 2103720.