Термоэлектрические свойства, эффект Шубникова–де Гааза и подвижности носителей заряда в теллуридах и селенидах висмута–сурьмы и нанокомпозитах на их основе

Анотація

Представлены результаты исследования эффекта Шубникова–де Гааза и термоэлектрических свойств монокристаллов р-(Bi_0,5Sb_0,5)₂Te₃, легированных Ga, n-Bi_2–xTl_xSe₃ и p-Sb_2–xTl_xTe₃. По фурье-спектрам осцилляций рассчитаны подвижности носителей заряда и их изменение при легировании. Установлено, что Ga действует, как донор в р-(Bi_0,5Sb_0,5)₂Te₃, Tl оказывает акцепторное действие в n-Bi_2–xTl_xSe₃ и увеличивает подвижность электронов, в то время как в p-Sb_2–xTl_xTe₃ и концентрация дырок и их подвижность уменьшается при легировании Tl. Обсуждается изменение дефектности кристаллов, которое и приводит к этим эффектам. Кроме этого, синтезированы и исследованы наноструктурированные твердые растворы Sb₂Te_3–xSe_x (0 < x <1). При увеличении содержания Se в тройном соединении Sb₂Te_3–xSe_x концентрация дырок уменьшается. При этом наблюдается уменьшение коэффициента Зеебека, что является нетипичным для полупроводниковых соединений, но коррелирует со свойствами кристаллических твердых растворов Sb₂Te_3–xSe_x, исследованных ранее. Предложена теоретическая модель, описывающая одновременно изменение коэффициента Зеебека, коэффициента Холла и электропроводности в зависимости от содержания селена х. Проведенные расчеты показывают, что для одновременного количественного описания термоэлектрических и гальваномагнитных свойств исследованных наноструктурированных материалов необходимо учитывать как изменение зонной структуры Sb₂Te_3–xSe_x, так и локализацию части дырок.