Електрична провідність та термоелектричні параметри твердих розчинів зі структурою аргіродиту Cu7 – xPS6 – xIx
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe66.2.159Ключові слова:
твердi розчини, електропровiднiсть, енергiя активацiї, коефiцiєнт Зеєбека, термоелектрична потужнiсть, концентрацiйна залежнiстьАнотація
Методом спрямованої кристалiзацiї з розплаву вирощено монокристали твердих розчинiв Cu7−xPS6−xIx. Електрична провiднiсть вимiрювалася у частотному дiапазонi 10 Гц–300 кГц та в iнтервалi температур 293–383 K. Дослiджено концентрацiйну, частотну та температурну залежностi електричної провiдностi монокристалiв твердих розчинiв Cu7−xPS6−xIx. Вимiрювання термоелектричних параметрiв монокристалiв Cu7−xPS6−xIx проводились у температурному iнтервалi 293–383 K. Вивчено концентрацiйну поведiнку електричної провiдностi, енергiї активацiї, коефiцiєнта Зеєбека та термоелектричної потужностi. Проаналiзовано взаємозв’язок структурних, електричних та термоелектричних властивостей твердих розчинiв Cu7−xPS6−xIx.
Посилання
W.F. Kuhs, R. Nitsche, K. Scheunemann. The argyrodites - a new family of the tetrahedrally close-packed structures. Mater. Res. Bull. 14, 241 (1979).
https://doi.org/10.1016/0025-5408(79)90125-9
T. Nilges, A. Pfitzner. A structural differentiation of quaternary copper argirodites: Structure-property relations of
high temperature ion conductors. Z. Kristallogr. 220, 281 (2005).
I.P. Studenyak, M. Kranj˘cec, M.V. Kurik. Urbach rule and disordering processes in Cu6P(S1−xSex)5Br1−yIy superionic conductors. J. Phys. Chem. Solids 67, 807 (2006).
https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2005.10.184
I.P. Studenyak, M. Kranj˘cec, Gy.Sh. Kovacs, V.V. Panko, V.V. Mitrovcij, O.A. Mikajlo. Structural disordering studies in Cu6+бPS5I single crystals. Mat. Sci. & Engin. B 97, 34 (2003).
https://doi.org/10.1016/S0921-5107(02)00392-6
Studenyak, M. Kranj˘cec, Gy.S. Kovacs, I.D. Desnica-Frankovic, V.V. Panko, V.Yu. Slivka.The excitonic processes and Urbach rule in Cu6P(S1−xSex)5I crystals in the sulfur-rich region.Mat. Res. Bull. 36, 123 (2001).
https://doi.org/10.1016/S0025-5408(01)00508-6
I.P. Studenyak, M. Kranj˘cec, O.A. Mykailo, V.V. Bilanchuk, V.V. Panko, V.V. Tovt. Crystal growth, structural and optical parameters of Cu6PS5(Br1−xIx) superionic conductors. J. Optoelectr. Adv. Mat. 3, 879 (2001).
A.F. Orliukas, E. Kazakevicius, A. Kezionis, T. Salkus, I.P. Studenyak, R.Yu. Buchuk, I.P. Prits, V.V. Panko. Preparation, electric conductivity and dielectrical properties of Cu6PS5I-based superionic composites. Solid State Ionics 180, 183 (2009).
https://doi.org/10.1016/j.ssi.2008.12.005
I.P. Studenyak, V.Yu. Izai, V.I. Studenyak, O.V. Kovalchuk, T.M. Kovalchuk, P. Kopcansk'y, M. Timko, N. Tomasovicov'a, V. Zavisova, J. Miskuf, I.V. Oleinikova. Influence of Cu6PS5I superionic nanoparticles on the dielectric properties of 6CB liquid crystal. Liquid Crystals 44, 897 (2017).
https://doi.org/10.1080/02678292.2016.1254288
T. Salkus, E. Kazakevicius, J. Banys, M. Kranjcec, A.A. Chomolyak, Yu.Yu. Neimet, I.P. Studenyak. Influence of grain size effect on electrical properties of Cu6PS5I superionic ceramics. Solid State Ionics 262, 597 (2014).
https://doi.org/10.1016/j.ssi.2013.10.040
I.P. Studenyak, M.Kranj˘cec, V.Yu. Izai, A.A. Chomolyak, M. Vorohta, V. Matolin, C. Cserhati, S. K¨ok'enyesi. Structural and temperature-related disordering studies of Cu6PS5I amorphous thin films. Thin Solid Films 520, 1729 (2012).
https://doi.org/10.1016/j.tsf.2011.08.043
X. Shi, L. Chen. Thermoelectric materials step up. Nature Mater. 15, 691 (2016).
https://doi.org/10.1038/nmat4643
L.E. Bell. Cooling, heating, generating power, and recovering waste heat with thermoelectric systems. Science 321, 1457 (2008).
https://doi.org/10.1126/science.1158899
J. Yang , L. Xi, W. Qiu, L. Wu, X. Shi, L. Chen, J. Yang, W. Zhang, C. Uher, D.J. Singh. On the tuning of electrical and thermal transport in thermoelectrics: An integrated theory - experiment perspective. Computational Materials 2, 15015 (2016).
https://doi.org/10.1038/npjcompumats.2015.15
K.B. Masood, P. Kumar, R.A. Singh, J. Singh. Odyssey of thermoelectric materials: foundation of the complex structure. J. Phys. Commun. 2, 062001 (2018).
https://doi.org/10.1088/2399-6528/aab64f
M. Beekman, D. Morelli, G. Nolas. Better thermoelectrics through glass-like crystals. Nature Mater. 14, 1182 (2015).
https://doi.org/10.1038/nmat4461
K.S. Weldert, W.G. Zeier, T.W. Day, M. Panth¨ofer, G.J. Snyder, W. Tremel. Thermoelectric transport in Cu7PSe6 with high copper ionic mobility. J. Am. Chem. Soc. 136, 12035 (2014).
https://doi.org/10.1021/ja5056092
B. Jiang, P. Qiu, E. Eikeland, H. Chen, Q. Song, D. Ren, T. Zhang, J. Yang, B. Brummerstedt Iversen, X. Shi, L. Chen. Cu8GeSe6-based thermoelectric materials with an argyrodite structure. J. Mater. Chem. C 5, 943 (2017).
https://doi.org/10.1039/C6TC05068A
X. Shen, C.C. Yang, Y. Liu, G. Wang, H. Tan, Y.H. Tung, G. Wang, X. Lu, J. He, X. Zhou. High-temperature structural and thermoelectric study of argyrodite Ag8GeSe6. ACS Appl. Mater. Interfaces 11, 2168 (2019).
https://doi.org/10.1021/acsami.8b19819
X. Qi, J. Chen, K. Guo, S. He, J.Yang, Z. Li, J. Xing, J. Hu, H. Luo, W. Zhang, J. Luo. Thermal stability of Ag9GaSe6 and its potential as a functionally graded thermoelectric material. Chem. Engin. J. 374, 494 (2019).
https://doi.org/10.1016/j.cej.2019.05.179
R. Chen, P. Qiu, B. Jiang, P. Hu, Y. Zhang, J. Yang, D. Ren, X. Shia, L. Chen. Significantly optimized thermoelectric properties in high-symmetry cubic Cu7PSe6 compounds via entropy engineering. J. Mater. Chem. A 6, 6493 (2018).
https://doi.org/10.1039/C8TA00631H
F. Reissig, B. Heep, M. Panth' 'ofer, M. Wood, S. Anand, G.J. Snyder, W. Tremel. Effect of anion substitution on the structural and transport properties of argyrodites Cu7PSe6−xSx. Dalton Trans. 48, 15822 (2019).
https://doi.org/10.1039/C9DT03247A
S. Schwarzm¨uller, D. Souchay, D. G¨unther, A. Gocke, I. Dovgaliuk, S.A. Miller, G.J. Snyder, O. Oeckler. Argyrodite-type Cu8GeSe6−xTex (0 < x < 2): Temperature-dependent crystal structure and thermoelectric properties. Z. Anorg. Allg. Chem. 644, 1915 (2018).
https://doi.org/10.1002/zaac.201800453
W. Li, S. Lin, B. Ge, J. Yang, W. Zhang, Y. Pei. Low sound velocity contributing to the high thermoelectric performance of Ag8SnSe6. Adv. Sci. 3, 1600196 (2016).
https://doi.org/10.1002/advs.201600196
I.P. Studenyak, M.M. Luchynets, V.Yu. Izai, A.I. Pogodin, O.P. Kokhan, Yu.M. Azhniuk, D.R.T. Zahn. Structure and
Raman spectra of (Cu6PS5I)1−x(Cu7PS6)x mixed crystals. Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics 20, 396 (2017).
https://doi.org/10.15407/spqeo20.03.369
I.P. Studenyak, V.Yu. Izai, A.I. Pogodin, O.P. Kokhan, V.I. Sidey, M.Yu. Sabov, A. Ke˘zionis, T. Salkus, J. Banys. Structural and electrical properties of argyrodite-type Cu7PS6 crystal. Lit. J. Phys. 57, 243 (2017).
https://doi.org/10.3952/physics.v57i4.3603
K. Momma, F. Izumi. VESTA 3 for three-dimensional visualization of crystal, volumetric and morphology data. J. Appl. Crystallogr. 44, 1272 (2011).
https://doi.org/10.1107/S0021889811038970
A.I. Pogodin, M.J. Filep, T.O. Malakhovska, M.Yu. Sabov, V.I. Sidey, O.P. Kokhan, I.P. Studenyak. The copper argyrodites Cu7−nPS6−nBrn: Crystal growth, structures and ionic conductivity. Solid State Ionics 341, 115023 (2019).
https://doi.org/10.1016/j.ssi.2019.115023
L.L. Zhao, X.-L. Wang, J.Y. Wang, Z.X. Cheng, S.X. Dou, J.Wang, L.Q. Liu. Superior intrinsic thermoelectric performance with ZT of 1.8 in single-crystal and melt-quenched highly dense Cu2−xSe bulks. Sci. Reports 5, 7671 (2015).
https://doi.org/10.1038/srep07671
Y. Yao, B.-P. Zhang, J. Pei, Y.-C. Liu, J.-F. Li. Thermoelectric performance enhancement of Cu2S by Se doping leading to a simultaneous power factor increase and thermal conductivity reduction. J. Mater. Chem. C 5, 7845 (2017).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
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.
.png){kind=small}
