Dinámica de redes, transporte y propiedades termoelectricas de aleaciones de Bi-Sb obtenidas por aleación mecánica y sinterización por plasma de chispa
Autores: Viennois, Romain; Alvarez, Laurent; Coulomb, Loïc; El Mastour, Yassine; Fabbiani, Marco; Villeroy, Benjamin; Bérardan, David; Moll, Adrien; Beaudhuin, Mickaël
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Síntesis
Aleaciones
Espectroscopia Raman
Propiedades termoeléctricas
Magnetorresistencia
Conductividad térmica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
Informamos sobre la síntesis exitosa de aleaciones Bi1-xSbx a través de aleación mecánica seguida de sinterización mediante sinterización por plasma de chispa, y el estudio de su dinámica de red mediante espectroscopia Raman, así como sus propiedades de transporte y termoeléctricas. Observamos un desplazamiento hacia arriba de la frecuencia del modo vibracional Eg activo en Raman con el aumento del contenido de Sb, pero sin un cambio significativo en la frecuencia del modo vibracional A1g activo en Raman. Por el contrario, el ancho de línea del modo vibracional Eg no cambió significativamente con el aumento del contenido de Sb, mientras que se observó un aumento doble para el modo vibracional A1g. Además, confirmamos la aparición de varios nuevos modos vibracionales con la aleación de Sb que podrían estar asociados con vibraciones Bi-Sb y Sb-Sb. Se observó una magnetorresistencia bastante grande para todas las muestras a temperatura ambiente. A partir de los coeficientes de Seebeck, determinamos las brechas de energía en nuestras muestras, que son mayores que las de los compuestos en bloque, presumiblemente debido al efecto de confinamiento electrónico. Informamos un factor de potencia termoeléctrico bastante grande de 2-3 mW/m.K2 y un mérito termoeléctrico ZT de 0.15-0.23 a temperatura ambiente. Sin embargo, los valores de ZT no mejoraron a temperatura ambiente en comparación con trabajos anteriores debido a la conductividad térmica bastante grande de 3.75-4.5 W/m.K a temperatura ambiente. Encontramos una mayor resistividad, coeficiente de Seebeck y factor de potencia para las muestras sinterizadas a 200 grados C durante 5 minutos que para las muestras sinterizadas a 220 grados C durante 15 minutos, pero con una conductividad térmica similar, lo que resulta en un ZT mayor para las muestras obtenidas en las primeras condiciones. Las muestras con bajo contenido de Sb x = 0.05 tienen un factor de potencia más bajo y una conductividad térmica mayor que las muestras con x = 0.12 y x = 0.15 para las mismas condiciones de sinterización, lo que resulta en un ZT más bajo para x = 0.05.
Descripción
Informamos sobre la síntesis exitosa de aleaciones Bi1-xSbx a través de aleación mecánica seguida de sinterización mediante sinterización por plasma de chispa, y el estudio de su dinámica de red mediante espectroscopia Raman, así como sus propiedades de transporte y termoeléctricas. Observamos un desplazamiento hacia arriba de la frecuencia del modo vibracional Eg activo en Raman con el aumento del contenido de Sb, pero sin un cambio significativo en la frecuencia del modo vibracional A1g activo en Raman. Por el contrario, el ancho de línea del modo vibracional Eg no cambió significativamente con el aumento del contenido de Sb, mientras que se observó un aumento doble para el modo vibracional A1g. Además, confirmamos la aparición de varios nuevos modos vibracionales con la aleación de Sb que podrían estar asociados con vibraciones Bi-Sb y Sb-Sb. Se observó una magnetorresistencia bastante grande para todas las muestras a temperatura ambiente. A partir de los coeficientes de Seebeck, determinamos las brechas de energía en nuestras muestras, que son mayores que las de los compuestos en bloque, presumiblemente debido al efecto de confinamiento electrónico. Informamos un factor de potencia termoeléctrico bastante grande de 2-3 mW/m.K2 y un mérito termoeléctrico ZT de 0.15-0.23 a temperatura ambiente. Sin embargo, los valores de ZT no mejoraron a temperatura ambiente en comparación con trabajos anteriores debido a la conductividad térmica bastante grande de 3.75-4.5 W/m.K a temperatura ambiente. Encontramos una mayor resistividad, coeficiente de Seebeck y factor de potencia para las muestras sinterizadas a 200 grados C durante 5 minutos que para las muestras sinterizadas a 220 grados C durante 15 minutos, pero con una conductividad térmica similar, lo que resulta en un ZT mayor para las muestras obtenidas en las primeras condiciones. Las muestras con bajo contenido de Sb x = 0.05 tienen un factor de potencia más bajo y una conductividad térmica mayor que las muestras con x = 0.12 y x = 0.15 para las mismas condiciones de sinterización, lo que resulta en un ZT más bajo para x = 0.05.