Наведено другу частину комплексного дослідження термометричного матеріалу Ti1-xScxCoSb для чутливих елементів термоелектричних та електрорезистивних термоперетворювачів. Проведено моделювання термодинамічних, електрокінетичних, енергетичних і структурних характеристик напівпровідникового термометричного матеріалу Ti1-xScxCoSb для різних варіантів просторового розташування атомів. Встановлено, що за умови впорядкованого варіанту кристалічної структури Ti1-xScxCoSb результати моделювання характеристик не відповідають експериментальним результатам дослідження температурних і концентраційних залежностей питомого електроопору, коефіцієнта термоерс, характеру поведінки рівня Фермі <$E epsilon sub F> тощо. Так, для впорядкованої структури Ti1-xScxCoSb моделювання показало, що заміщення у кристалографічній позиції 4а сполуки TiCoSb атомів Ti (3d<^>24s<^>2) на Sc (3d<^>14s<^>2) генерує структурні дефекти акцепторної природи, оскільки атом Sc володіє меншим числом 3d-електронів. Додавання до TiCoSb найменшої в експерименті концентрації атомів Sc шляхом заміщення атомів Ti радикально змінює характер поведінки питомого опору <$E rho> та коефіцієнта термоерс <$E alpha> Ti0,995Sc0,005CoSb. В температурному діапазоні 80 - 350 K значення питомого опору <$Erho> збільшуються з ростом температури, а провідність Ti0,995Sc0,005CoSb носить металічний характер. Тобто, додавання найменшої в експерименті концентрації атомів Sc (x = 0,005), які повинні генерувати акцептори, змінило положення рівня Фермі <$E epsilon sub F> у спосіб, який може спричинити лише поява у напівпровіднику донорів. Так, якщо в TiCoSb рівень Фермі <$E epsilon sub F> лежав у забороненій зоні, то металізація провідності Ti0,995Sc0,005CoSb засвідчує, що він не електрони залишаються основними носіями електрики. На це вказують від'ємні значення коефіцієнта термоерс <$E alpha> Ti0,995Sc0,005CoSb, що є можливим лише за умови генерування донорів невідомої природи. Металізація провідності Ti0,995Sc0,005CoSb також не відповідає результатам моделювання електронної структури для впорядкованого варіанта структури. Адже моделювання показує, що за найменшої концентрації акцепторної домішки Sc рівень Фермі <$E epsilon sub F> буде дрейфувати від зони провідності <$E epsilon sub C> до середини забороненої зони <$E epsilon sub g>. А тому на високотемпературній ділянці залежності <$Eln ( rho (1 "/" T)>) має бути активаційна ділянка, пов'язана з термічним закидом електронів із рівня Фермі <$Eepsilon sub F> у зону провідності <$E epsilon sub C>, а значення енергії активації електронів <$Eepsilon sub 1 sup rho> має бути більшим, ніж у випадку TiCoSb. Для уточнення кристалічної та електронної структури сполуки TiCoSb проведено моделювання розподілу густини електронних станів (DOS) за різних варіантів зайняття атомами кристалографічних позицій, а також зайняття атомами тетраедричних пустот структури, які складають ~ 24 % об'єму елементарної комірки. Показано, що у базовій сполуці TiCoSb присутні структурні дефекти донорної та акцепторної природи як результат розташування у тетраедричних пустотах структури додаткових атомів Со<^>* і наявність вакансій у кристалографічній позиції 4а атомів Ti. Уведення до структури сполуки TiCoSb домішкових атомів Sс шляхом заміщення у позиції 4а атомів Ti генерує структурні дефекти акцепторної природи, а співвідношення у Ti1-xScxCoSb концентрацій наявних дефектів донорної та акцепторної природи визначає розташування рівня Фермі <$Eepsilon sub F> та механізми провідності. Отримані результати надають можливість прогнозовано моделювати та отримувати термометричні матеріали Ti1-xScxCoSb для чутливих елементів термоперетворювачів.

 Наукова періодика України 

---

Додаткова інформація про автора(ів) публікації:
(cписок формується автоматично, до списку можуть бути включені персоналії з подібними іменами або однофамільці)

• Ромака Володимир Афанасійович (1955–) (технічні науки)
• Ромака Віталій Володимирович (хімічні науки)

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"