Теплопровідність та термоелектрична добротність твердих розчинів CuIn5S8-CdIn2S4

Abstract

У роботі досліджено залежність коефіцієнта теплопровідності та термоелектричної добротності монокристалів CuIn5S8-CdIn2S4 із вмістом 0, 20, 40, 60, 80 і 100 мол.% CdIn2S4 від їх компонентного складу. Мета роботи полягала в експериментальному визначенні коефіцієнта теплопровідності та розрахунку термоелектричної добротності твердих розчинів CuIn5S8-CdIn2S4. Встановлено, що основний внесок у теплопровідність монокристалів CuIn5S8-CdIn2S4 дає граткова складова. Розраховано термоелектричну добротність твердих розчинів CuIn5S8-CdIn2S4. Проаналізовано залежність цих параметрів від компонентного складу CuIn5S8-CdIn2S4. Для вимірювання коефіцієнта теплопровідності використовували багаторазово перевірене обладнання. Усі дослідження проводили при T≈300 K. Збільшення вмісту CdIn2S4 у твердому розчині CuIn5S8-CdIn2S4 призводить до зростання термоелектричної добротності твердих розчинів. Різке зростання коефіцієнта теплопровідності для монокристалів СuIn5S8-CdIn2S4 з вмістом ≈20-80 мол.% CdIn2S4 може обумовлюватись зростанням дефектності кристалічної решітки монокристалів. Термоелектрична ефективність була найвищою в монокристалах CdIn2S4 та становила ZT≈0,046. Найнижчі значення термоелектричної добротності (ZT≈0,02) характерні для сполук СuIn5S8 та СuIn5S8-CdIn2S4 з ≈40 мол.% CdIn2S4. Показано, що, змінюючи компонентний склад монокристалів CuIn5S8-CdIn2S4, можна змінювати значення коефіцієнта теплопровідності та термоелектричної добротності. Плавна зміна коефіцієнта теплопровідності і термоелектричної добротності в монокристалах СuIn5S8-CdIn2S4 із збільшенням вмісту атомів Cd може знайти практичне застосування в напівпровідниковому приладобудуванні, де використовуються напівпровідникові матеріали СuIn5S8 та CdIn2S4.