Модифікація кінетичних параметрів SnSe шляхом легування тербієм
Анотація
Кінетичні параметри твердих розчинів TbxSn1-xSe (0 ≤ x ≤ 0,05), вирощених методом Бріджмена, досліджувалися при 300 K. Було виявлено, що легування Tb суттєво впливає на електропровідність, коефіцієнт Холла, коефіцієнт Зеєбека (термоЕРС), теплопровідність, а також концентрацію та рухливість носіїв заряду. При низьких концентраціях Tb спостерігається перехід від p-типу до n-типу провідності, що супроводжується немонотонною зміною коефіцієнта Холла та знака коефіцієнта Зеєбека. Електро- та теплопровідність зменшуються через посилене розсіювання на дефектах, спричинених введенням Tb. Отримані дані важливі для контролю властивостей SnSe в його термоелектричних застосуваннях.
Завантаження
Посилання
A.T. Buruiana, C. Mihai, V. Kuncser, and A. Velea, “Advances in 2D Group IV Monochalcogenides: Synthesis, Properties, and Applications,” Materials, 18(7), 1530 (2025). https://doi.org/10.3390/ma18071530
J. Rundle, and S. Leoni, “Layered Tin ChalcogenidesSnS and SnSe: Lattice Thermal Conductivity Benchmarks and Thermoelectric Figure of Merit,” The Journal of Physical Chemistry C, 126(33), 14036–14046, (2022); https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c02401
J.M. Flitcroft, I. Pallikara, and J. M. Skelton, “Thermoelectric Properties of Pnma and RocksaltSnS and SnSe,” Solids, 3(1), 155–176 (2022). https://doi.org/10.3390/solids3010011
M. Yadav, V. Singh, S.K. Sharma, et al. “Temperature driven n- to p-type conduction switching in SnSe and its mitigation through Zn doping with added advantage of Improved thermoelectric performance,” Emergent Materialse, 8, 3753–3760 (2024). https://doi.org/10.1007/s42247-024-00873-0
N. Zakay, A. Schlesinger, U. Argaman, et al. “Electrical and Optical Properties of γ-SnSe: A New Ultra-narrow Band Gap Material,” ACS Applied Materials &Interfaces, 15(12), 15668–15675 (2023). https://doi.org/10.1021/acsami.2c22134
M. Kumar, S. Rani, P. Vashishtha, et al. “Exploring the optoelectronic properties of SnSe: a new insight,” Journal of Materials Chemstry C, 10, 16714-16722 (2022). https://doi.org/10.1039/D2TC03799H
A.Q. Zhao, B. Qin, D. Wang, Y. Qiu, and L.-D. Zhao, “Realizing High Thermoelectric Performance in Polycrystalline SnSe via Silver Doping and Germanium,” ACS Appl. Energy Mater. 3, 2049−2054 (2020). https://doi.org/10.1021/acsaem.9b01475
A. Duong, V. Nguyen, G. Duvjir, et al. “Achieving ZT=2.2 with Bi-doped n-type SnSe single crystals,” Nat Commun, 7, 13713 (2016). https://doi.org/10.1038/ncomms13713
Y. Shu, X. Su, H. Xie, et al. “Modification of Bulk Heterojunction and Cl Doping for High-Performance Thermoelectric SnSe2/SnSe Nanocomposites.” ACS Appl Mater Interfaces, 10(18), 15793-15802 (2018). https://doi.org/10.1021/acsami.8b00524
R.Md. Aspan, N. Fatima, R. Mohamed, U. Syafiq, and M.A. Ibrahim, “An Overview of the Strategies for Tin Selenide Advancement in Thermoelectric Application,” Micromachines, 12, 1463 (2021). https://doi.org/10.3390/mi12121463
F. Li, W. Wang, Z-H. Ge, et al. “Enhanced Thermoelectric Properties of Polycrystalline SnSe via LaCl₃ Doping,” Materials (Basel), 11(2), 203 (2018). https://doi.org/10.3390/ma11020203
Y. Qin, T. Xiong, J-F. Zhu, et al. “Realizing high thermoelectric performance of Cu and Ce co-doped p-type polycrystalline SnSe via inducing nanoprecipitation arrays,” Journal of Advanced Ceramics, 11, 1671–1686 (2022). https://doi.org/10.1007/s40145-022-0639-6
I.I. Abbasov, Sh.S. Ismailov, V.A. Abdurahmanova, et al. “Concentration dependences of electrical conductivity and the Hall effect of the CexSn1-xSe single crystals,” Low Temperature Physics, 45, 1277–1280 (2019). https://doi.org/10.1063/10.0000209
J.I. Huseynov, and T.A. Jafarov, “Effect of γ-ray radiation on electrical properties of heat-treated TbхSn1-хSe single crystals,” Semiconductors, 46, 430–432 (2012). https://doi.org/10.1134/S1063782612040082
J.I. Huseynov, and T.A. Jafarov, “The Influence of γ-Irradiation on Thermoemf and Heat Conduction of Ln0.01Se0.99 (Ln – Pr, Tb, Er) Monocrystals,” World Journal of Condensed Matter Physics, 4(1), 1-5 (2014). http://dx.doi.org/10.4236/wjcmp.2014.41001
I.I. Aliev, M.I. Murguzov, Sh.S. Ismailov, et al. “Phase relations and properties of alloys in the SnSe-DySe system,” Inorg. Mater. 50, 237–240 (2014). https://doi.org/10.1134/S0020168514030029
J.I. Huseynov, M.I. Murguzov, and S.S. Ismayilov, “Specific features of self-compensation in ErхSn1-хSe solid solutions,” Semiconductors, 47, 323–326 (2013). https://doi.org/10.1134/S106378261303010X
J.I. Huseynov, M.I. Murguzov, S.S. Ismayilov, et al. “On the thermopower and thermomagnetic properties of ErхSn1-хSe solid solutions.” Semiconductors, 51, 153–157 (2017). https://doi.org/10.1134/S1063782617020075
J.I. Huseynov, K.A. Hasanov, T.A. Jafarov, and I.I. Abbasov, “Compensating Effect of Terbium Impurity on the Conductivity of TbхSn1-хSe Solid Solutions,” Ukrainian journal of physics, 65(3), 225-230 (2020). https://doi.org/10.15407/ujpe65.3.225
Y. Huang, C. Wang, X. Chen, et al. “First-principles study on intrinsic defects of SnSe,” RSC Advances, (44), 27139 – 27832 (2017).https://doi.org/10.1039/c7ra03367b
S. Gowthamaraju, U.P. Deshpande, S. Anwar, et al. “Effect of vacancy on thermoelectric properties of polycrystalline SnSe,” J. Mater. Sci: Mater. Electron. 32, 11568–11576 (2021). https://doi.org/10.1007/s10854-021-05750-8
Y. Gong, W. Dou, B. Lu, et al. “Divacancy and resonance level enables high thermoelectric performance in n-type SnSe polycrystals,” Nat Commun. 15(1), 4231 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-48635-0
A.K. Tolloczko, S.J. Zelewski, J. Ziembicki, et al. “Photoemission Study of the Thermoelectric Group IV-VI van der Waals Crystals (GeS, SnS, and SnSe),” Advanced Optical Materials, 12(6), 2302049 (2024). https://doi.org/10.1002/adom.202302049
M.R. Shankar, A.N. Prabhu, A.M. Ashok, et al. “Role of Bi/Te co-dopants on the thermoelectric properties of SnSepolycrystals: an experimental and theoretical investigation,”Journal of Materials Science,59, 13055–13077 (2024). https://doi.org/10.1007/s10853-024-09984-9
J.E. Dill, C.F.C. Chang, D. Jena, and H.G. Corre, “Two-carrier model-fitting of Hall effect in semiconductors with dual-band occupation: A case study in GaN two-dimensional hole gas,” J. Appl. Phys. 137, 025702 (2025). https://doi.org/10.1063/5.0248998
C. Zhang, X-G. He, H. Chi, et al. “Electron and hole contributions to normal-state transport in the superconducting system Sn1 xInxTe,” Phys. Rev. B, 98, 054503 (2018). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.98.054503
X. Cui, T. Hu, H. Wu, et al. “Charge Carrier Transport Behavior and Dielectric Properties of BaF2:Tb3+ Nanocrystals,” Nanomaterials, 10(1), 155 (2020). https://doi.org/10.3390/nano10010155
I.I. Abbasov, and J.I. Huseynov, “Charge-transfer Processes in (SnS)1-x(PrS)x Alloys,” Ukr. J. Phys. 62(10), 883-888 (2017). https://doi.org/10.15407/ujpe62.10.088
A. Golabek, N.K. Barua, E. Niknam, L.T. Menezes, and H. Kleinke, “Large Improvements in the Thermoelectric Properties of SnSe by Fast Cooling,” Materials, 18(2), 358 (2025). https://doi.org/10.3390/ma18020358
K.A. Hasanov, V.V. Dadashova, F.F. Aliyev, et al. “Effect of Phonon Drag on the Thermopower in a Parabolic Quantum Well,” Semiconductors, 50, 295–298 (2016). https://doi.org/10.1134/S106378261603009X
J.I. Huseynov, M.I. Murquzov, and R.F. Mamedova, “Thermal Conductivity and Termal EMF of Materials for Thermal Energy Converters,” in: TPE-06 3rd Intern. Conf. on Technical and Physical Problems in Power Engineering, (Ankara, 2008).
D.I. Huseynov, M.I. Murguzov, and S.S. Ismailov, “Thermal conductivity of ErхSn1-хSe (x ≤0.025) solid solutions.” Inorg Mater, 44, 467–469 (2008). https://doi.org/10.1134/S0020168508050063
Sh.S. Ismailov, M.A. Musaev, I.I. Abbasov, V.A. Abdurahmanova, et al. “Effect of doping level and compensation on thermal conductivity in CeхSn1-хSe solid solutions,” Low Temperature Physics,46, 1114–1120 (2020). https://doi.org/10.1063/10.0002155
C.-W.T. Lo, Sh. Song, Y-Ch. Tseng, et al. “Microstructural Instability and Its Effects on Thermoelectric Properties of SnSe and Na-Doped SnSe,” ACS Appl. Mater. Interfaces, 16(37), 49442–49453 (2024). https://doi.org/10.1021/acsami.4c11319
X. He, H. Zhang, T. Nose, et al. “Degenerated Hole Doping and Ultra-Low Lattice Thermal Conductivity in Polycrystalline SnSe by Nonequilibrium Isovalent Te Substitution,” Advanced Science, 9(13), 2105958 (2022). https://doi.org/10.1002/advs.202105958
Авторське право (c) 2025 Т.А. Джафаров, О.М. Гасанов, Х.А. Адгезалова, Х.А. Асланов, Я.І. Гусейнов, І.І. Аббасов, Р.Ш. Рагімов
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
