Дослідження структурних, термодинамічних та енергетичних характеристик твердого розчину ZrNi1-xRhxSn

Abstract

Досліджено особливості кристалічної та електронної структур, термодинамічні та енергетичні характеристики напівпровідникового твердого розчину ZrNi1-xRhxSn. Показано, що у сполуці ZrNiSn одночасно існують два види структурних дефектів донорної природи, які породжують у забороненій зоні дві донорні зони з різною енергією іонізації: а) донорна зона ɛD^1, утворена у результаті часткового, до ~ 1 %, зайняття атомами Ni позиції 4а атомів Zr (механізм «апріорного легування») та глибока донорна зона ɛD^2, утворена у результаті часткового зайняття атомами Ni тетраедричних пустот (Vac). Заміщення в ZrNi1-xRhxSn у позиції 4с атомів Ni на Rh генерує структурні дефекти акцепторної природи та породжує у забороненій зоні домішкову акцепторну зону ɛA, що поряд з існуванням у напівпровіднику донорних зон ɛD^1 та ɛD^2 робить його сильно легованим та сильно компенсованим. Отримані результати дозволяють зрозуміти механізми електропровідності термоелектричних матеріалів на основі n-ZrNiSn та шляхи усвідомленої оптимізації їхніх характеристик для отримання максимальної ефективності перетворення теплової енергії в електричну.