Thermal conductivity of bulk nanostructured Bi85Sb15 solid solution samples
To elucidate the mechanism of thermal energy transfer in bulk nanostructured samples of solid solution Bi85Sb15, extruded samples of this material were obtained from powder of crystals (grains) with sizes not exceeding 2×105; 950; 650; 380; 30 and 15 nm, their thermal conductivity was investigated in the range ~80-300K. We studied samples that did not undergo post-extrusion annealing, and the same samples that were annealed in vacuum at ~ 503K for 2 hours. The lattice (χp) and electronic (χe) components of thermal conductivity are determined. It is shown that in the studied samples at low temperatures, thermal conductivity is mainly carried out by lattice vibrations (up to ~ 85%), and at ~ 300K - by conduction electrons (up to ~ 64%). At temperatures of ~ 80K, with decreasing grain size, χe increases, while χp somewhat decreases, which is caused by an increase in the concentration of current carriers and an increase in phonon scattering at grain boundaries. The proposed explanations are also confirmed by measurements of the electrical parameters of the studied samples.
Download file
Counter downloads: 30
Keywords
extrusion, grain size, solid solution, thermal conductivity, textureAuthors
| Name | Organization | |
| Tagiyev M.M. | Azerbaijan State Economic University; Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Azerbaijan | mail_tagiyev@mail.ru |
| Abdinova G.J. | Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Azerbaijan | abdinova72@bk.ru |
| Abdullayeva I.A. | Institute of Radiation Problems of the National Academy of Sciences of Azerbaijan | ilahe.abdullayeva@mail.ru |
References
Земсков В.С., Белая А.Д., Бородин П.Г. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. - 1982. - Т. 18. - № 7. - С. 1154-1157.
Грабов В.М., Комаров В.А., Каблукова Н.С. // ФТТ. - 2016. - № 3. - С.605-611.
Иванова Л.Д. // ФТП. - 2017. - Т. 51. - Вып. 7. - С. 948-951.
Степанов Н.П. // Изв. вузов. Физика. - 2004. - Т. 47. - № 3. - С. 33-42.
Банага М.Г., Соколов О.Б., Дудкин Л.Д. // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. - 1986. - Т. 22. - № 4. - С. 619-622.
Тагиев М.М., Агаев З.Ф., Абдинов Д.Ш. // Неорган. материалы. - 1994. - Т. 30. - № 3. - С. 375-378.
Тагиев M.M. // Неорган. материалы. - 2021. - Т. 57. - № 2. - С. 119-124.
Тагиев М.М. // Изв. вузов. Физика. - 2017. - Т. 60. - № 10. - С. 131-134.
Тагиев M.M., Джафарова С.З. Ахмедова А.М., Абдинова Г.Д. // Изв. вузов. Физика. - 2019. - Т. 62. - № 3. - С. 104-109.
Иванова Л.Д., Петрова Л.И., Гранаткина Ю.В. и др. // Неорган. материалы. - 2008. - Т. 44. - № 7. - С. 789-793.
Сидоренко Н.А., Дашевский З.М. // ФТП. - 2019. - T. 53. - Вып. 5. - С. 693-697.
Zemskov V.S., Belaya A.D., Beluy U.S., Kozhemyakin G.N. // J. Cryst Crowth. - 2000. - V. 212 (1). - P. 161-166.
Иванова Л.Д., Петрова Л.И., Гранаткина Ю.В. и др. // Неорган. материалы. - 2008. - Т. 44. - № 7. - С. 789-793.
Иванова Л.Д., Петрова Л.И., Гранаткина Ю.В. и др. // Неорган. материалы. - 2009. - Т. 45. - № 2. - С. 159-164.
Wu H., Shan Z., Fan J., et аl. // Mater. Sci. Technol. - 2021. - V. 37(3). - P. 269-279.
Булат Л.П., Драбкин И.А., Каратаев В.В. и др. // ФТТ. - 2010. - Т. 52. - Вып. 9. - C. 1712-1716.
Булат Л.П., Бочков Л.В., Нефедова И.А., Ахыска Р. // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2014. - № 4(92). - С. 48-56.
Иоффе А.Ф. Полупроводниковые термоэлементы. - М.-Л.: АН СССР, 1960. - 180 с.
Бархалов Б.Ш. Тагиев М.М., Багиева Г.З. и др. // Изв. вузов. Физика. - 2019. - Т. 62. - № 4. - С. 94-101.
Dresselhaus M.S., Chen G., Tang M.Y., et al. // Adv. Mater. - 2007. - V. 19. - P.1043-1053.
Harman T.C., Taylor P.J., Spears D.L., Walsh M.P. // J. Electron Mater. - 2000. - V. 297. L 1-4. 12.
Bulat L.P., Osvencky V.B., Pivovarov G.I., et al. // Proc. VI Eur. Conf. on Thermoelectrics. - 2008. - P. 12-14.
Mzerd A., Aboulfarah B., Giani A. et аl. // J. Mater. Sci. - 2006. - V. 41. - No. 5. - P. 1659.
Гольцман Б.М., Иконникова Т.Н., Кутасов В.А. // ФТТ. - 1985. - Т. 27. - Вып. 2. - С. 542-545.
Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. - М.: Физматлит, 2005.
Самедов Ф.С., Тагиев М.М., Абдинов Д.Ш. // Неорган. материалы. - 1998. - Т. 34. - № 7. - С. 847-850.
Хейкер Д.М., Зевин Л.С. Рентгеновская дифрактометрия. - М.: Физматгиз, 1963. - 380 с.
Singh A.K. (ed.). Advanced X-ray Techniques in Research and Industries. - Ios. Pr. Inc., 2005.
Охотин А.С., Пушкарский А.С., Боровикова Р.П., Смирнов В.А. Методы измерения характеристик термоэлектрических материалов и преобразователей. - М.: Наука, 1974. - 168 с.
Земсков В.С., Бородин П.Г., Белая А.Д., Рослов С.А. Явления переноса в висмуте и твердых растворах висмут - сурьма. - ВИНИТИ, Москва, Институт металлургии им А.А. Байкова АН СССР, 1978. - 52 с.
Тагиев M.M. Агаев З.Ф., Абдинов Д.Ш. // Неорган. материалы. - 1994. - Т. 30. - № 6. - С. 776-778.
Агаев З.Ф., Тагиев M.M., Абдинова Г.Д. и др. // Неорган. материалы. - 2008. - Т. 44. - № 2. - С. 137-139.
Оскотский В.С., Смирнов И.А. Дефекты в кристаллах и теплопроводность. - Л.: 1972, 160 с.
Рагимов С.С., Саддинова А.А., Алиева А.И. // Изв. вузов. Физика. - 2019. - Т. 62. - № 6. - С. 139-143.
Киреев П.С. Физика полупроводников. - М.: Высшая школа, 1975. - 584 с.
Земсков В.С., Белая А.Д. Исследование влияния условий выращивания монокристаллов из расплавов на структуру и свойства твердых растворов на основе висмута с сурьмой. - ВИНИТИ, Москва, Институт металлургии им. А.А. Байкова, 1981. - 20 с.
Berger O. // Surface Engineering. - 2020. - V. 36(3). - P. 225-267.
