Термоелектричні та оптичні властивості кристалів твердих розчинів по перерізу Pb4Ga4GeSe12-Pb4Ga4GeS12.

Abstract

У роботі представлені результати досліджень термоелектричних та оптичних властивостей кристалів по перерізу Pb4Ga4GeSe12-Pb4Ga4GeS12 із вмістом 10, 20, 30 мол.% Pb4Ga4GeS12.Мета роботи полягала в експериментальному визначенні питомої електропровідності, типу провідності, коефіцієнта Зеєбека, оцінці ширини забороненої зони та розрахунку термоелектричної потужності кристалів твердих розчинів Pb4Ga4GeSe12–Pb4Ga4GeS12. Усі дослідження проводились при кімнатній температурі (Т≈300 К). Найвищими значення питомої електропровідності (σ≈170 Ом-1·м-1) володіли зразки твердих розчинів Pb4Ga4GeSе12–Pb4Ga4GeS12 з 20 мол.% Pb4Ga4GeS12. Високі значення σ можуть свідчити про стан матеріалів, близький до виродженого. Термоелектричними методами встановлено, що кристали Pb4Ga4GeSe12–Pb4Ga4GeS12 належать до напівпровідників п-типу провідності. Значення коефіцієнтів Зеєбека становили 205 мкВ/К, 220 мкВ/К, 240 мкВ/К для кристалів твердих розчинів Pb4Ga4GeSе12–Pb4Ga4GeS12 з 10, 20 та 30 мол.% Pb4Ga4GeS12. Маючи високі значення коефіцієнта Зеєбека, кристали твердих розчинів Pb4Ga4GeSе12–Pb4Ga4GeS12 є перспективними матеріалами для виготовлення чутливих термодатчиків. Встановлено, що найвищі значення термоелектричної потужності (α2·σ=8,2·10-6 Вт/м·К2) властиві кристалам Pb4Ga4GeSе12–Pb4Ga4GeS12 з вмістом 20 мол.% Pb4Ga4GeS12.Для оцінки ширини забороненої зони досліджено спектральний розподіл коефіцієнта поглинання світла в області краю фундаментального поглинання. Оцінені із спектрів оптичного поглинання значення ширини забороненої зони становили 1,89 еВ, 1,92 еВ, 1,95 еВ для кристалів твердих розчинів Pb4Ga4GeSе12-Pb4Ga4GeS12 з вмістом 10, 20 та 30 мол.% Pb4Ga4GeS12. Встановлено, що досліджувані кристали є непрямозонними.