Mechanism of Defect Formation in Zr1 – xVxNiSn Thermoelectric Material

V.V. Romaka; Yu.V. Stadnyk; P.F. Rogl; L.P. Romaka; V.Ya. Krayovskyy; A.Ya. Horpenyuk; A.M. Horyn

doi:10.15407/ujpe66.4.333

Механізм утворення дефектів у термоелектричному матеріалі Zr1 – xVxNiSn

Автор(и)

V.V. Romaka Leibniz Institute for Solid State and Materials Research Dresden, Lviv Polytechnic National University
Yu.V. Stadnyk Ivan Franko National University of Lviv
P.F. Rogl University of Vienna
L.P. Romaka Ivan Franko National University of Lviv
V.Ya. Krayovskyy Lviv Polytechnic National University
A.Ya. Horpenyuk Lviv Polytechnic National University
A.M. Horyn Ivan Franko National University of Lviv

DOI:

https://doi.org/10.15407/ujpe66.4.333

Ключові слова:

напiвпровiдники, кристалiчнi ґратки, дефекти

Анотація

Дослiджено кристалiчну та електронну структуру, транспортнi та енергетичнi характеристики термоелектричного матерiалу Zr_1−xV_x NiSn (0,01 ≤ x ≤ 0,1) в iнтервалi температур 80–400 К. Встановлено механiзми генерування структурних дефектiв акцепторної та донорної природи, якi визначають електропровiднiсть матерiалу. Показано, що енергетично вигiдним є одночасне заповнення як кристалографiчної позицiї 4c атомiв Ni(3d⁸4s²) атомами V (3d³4s²), якi генерують структурнi дефекти акцепторної природи та створюють домiшкову акцепторну зону Ꜫ¹_A, так i позицiї 4a атомiв Zr (4d²5s²), якi генерують структурнi дефекти донорної природи та створюють домiшкову донорну зону Ꜫ²_D.

Посилання

V.A. Romaka, V.V. Romaka, Yu.V. Stadnyk. Intermetallic Semiconductors: Properties and Applications (Lvivska Polytechnika, 2011) [ISBN: 978-617-607-053-5] (in Ukrainian).

V.V. Romaka, P.-F. Rogl, R. Carlini, C. Fanciulli. Prediction of the thermoelectric properties of half-heusler phases from the density functional theory. In: Alloys and Intermetallic Compounds. Ed. by C. Artini (Taylor and Francis Group, 2017) [ISBN: 978-1-4987-4143-9].

https://doi.org/10.1201/9781315151618-13

L.I. Anatychuk. Thermoelements and Thermoelectric Devices (Naukova Dumka, 1979).

B.I. Shklovsky, A.L. Efros. Electronic Properties of Doped Semiconductors (Springer, 1984).

https://doi.org/10.1007/978-3-662-02403-4

V.A. Romaka, D. Fruchart, Yu.V. Stadnyk, J. Tobola, Yu.K. Gorelenko, M.G. Shelyapina, L.P. Romaka, V.F. Chekurin. Conditions for attaining the maximum values of thermoelectric power in intermetallic semiconductors of the MgAgAs structural type. Semiconductors 40, 1275 (2006).

https://doi.org/10.1134/S1063782606110054

D. Fruchart, V.A. Romaka, Yu.V. Stadnyk, L.P. Romaka, Yu.K. Gorelenko, M.G. Shelyapina, V.F. Chekurin. Conductivity mechanisms in heavy-doped n-ZrNiSn intermetallic semiconductors. J. Alloys Compd. 438, 8 (2007).

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.08.001

V.V. Romaka, L.P. Romaka, V.Ya. Krayovskyy, Yu.V. Stadnyk. Stannides of Rare Earths and Transition Metals

(Lvivska Polytechnika, 2015) [ISBN: 978-617-607-816-6] (in Ukrainian).

V.A. Romaka, P.-F. Rogl, V.V. Romaka, Yu.V. Stadnyk, E.K. Hlil, V.Ya. Krayovskyy, A.M. Goryn. Eff ect of the accumulation of excess Ni atoms in the crystal structure of the intermetallic semiconductor n-ZrNiSn. Semiconductors 47, 892 (2013).

https://doi.org/10.1134/S1063782613070208

L. Akselrud, Yu. Grin. WinCSD: Software package for crystallographic calculations (Version 4). J. Appl. Crystallogr. 47, 803 (2014).

https://doi.org/10.1107/S1600576714001058

T. Roisnel, J. Rodriguez-Carvajal. WinPLOTR: A Windows tool for powder diff raction patterns analysis. Mater. Sci. Forum 378-381, 118 (2001).

https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.378-381.118

H. Akai. Fast Korringa-Kohn-Rostoker coherent potential approximation and its application to fcc Ni-Fe systems. J. Phys.: Condens. Matter 1, 8045 (1989).

https://doi.org/10.1088/0953-8984/1/43/006

M. Schruter, H. Ebert, H. Akai, P. Entel, E. Hoff mann, G.G. Reddy. First-principles investigations of atomic disorder effects on magnetic and structural instabilities in transition-metal alloys. Phys. Rev. B 52, 188 (1995). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.52.188

V.L. Moruzzi, J.F. Janak, A.R. Williams. Calculated Electronic Properties of Metals (Pergamon Press, 1978).

N.F. Mott, E.A. Davis. Electron Processes in Non-Crystalline Materials (Clarendon Press, 1979).

V.V. Romaka, G. Rogl, A. Grytsiv, P. Rogl. Determination of structural disorder in Heusler-type phases. Comp. Mater. Sci. 172, 109307 (2020). https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2019.109307

Downloads

PDF (English)

Опубліковано

2021-05-13

Як цитувати

Romaka, V., Stadnyk, Y., Rogl, P., Romaka, L., Krayovskyy, V., Horpenyuk, A., & Horyn, A. (2021). Механізм утворення дефектів у термоелектричному матеріалі Zr1 – xVxNiSn. Український фізичний журнал, 66(4), 333. https://doi.org/10.15407/ujpe66.4.333

Завантажити посилання

Номер

Том 66 № 4 (2021)

Розділ

Напівпровідники і діелектрики

Ліцензія

Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна

Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:

1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.

2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.

3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.

4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.

5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.

6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.