Electrical resistivity and thermoelectric power of (GeTe)_1−x(Bi₂Te₃)_x solid solutions (0 ≤x≤ 0.05) in the temperature interval from 80 to 350 K

Abstract

Electrical conductivity o, Hall coefficient R H , arid thermoelectric power (Scebeck coefficient) S are measured for (GeTe)l-.(Bi2Te3)z solid solutions with 0 5 z 5 0.05 in the temperature range 80 to 350 K. On the basis of these investigations some information on the carrier scattering mechanisms in the alloys is obtained. The electrical resistivity e = l/o is analyzed as function of temperature T and composition z in the above-mentioned temperature interval and resistivity contributions due to acoustic phonori scattering (eat) and to scattering by defects (germanium vacancies, impurity atoms, etc.) and alloy scattering are distinguishcd. From the rcsults it may bc shown that the acoustic phonon resistivity increases nearly linearly with temperature. At low temperatures the resistivity due to defects edef is almost constant and slowly increases at temperatures T > 250 K.

Research Progress Regarding Properties,Applications,and Infrared Detection of GeTe Thin Films

“…自 1960 年以来，GeTe 被认为是一种主要的热电 材料 [21] ，其载流子和热输运性质可以概括为：①GeTe 中， 因具有高浓度空穴载流子， 目前只有 p 型半导体 [2] 。 ②GeTe 中，高浓度空穴载流子导致高热导率(如图 3(a) [2] 所示) 、高电导率和低塞贝克系数。热导率高不 利于获得高的 ZT 值，电导率高有利于获得高的 ZT 值 [26][27] 。对于棱形相的 GeTe，塞贝克系数随温度的 升高非线性增加 [2] ，在 300～640 K 时，塞贝克系数大 约为 0.29 VK -2 ，在 540～640 K 时，塞贝克系数大 约为 0.43 VK -2 。③图 3(b) [21] 显示了 GeTe 在不同温 度下的功率因子。在约 700 K 时，β-GeTe 的功率因子 为 42 Wcm -1 K -2 ，是碲化物中功率因子最大的热电 材料 [2] 。④图 3(b) [21] 显示了 GeTe 在不同温度下的 ZT 值。纯 GeTe 材料因具有较高的热导率，最大 ZT 值约 为 0.8，其 ZT 值并不高。 虽然纯 GeTe 的 ZT 值不高，热电性能不是很好， 但用 Pb [28][29] 、Mn [30] 、Bi [31] 、Sb [32] 等元素进行简单掺 杂和替换，或在 GeTe 中添加 PbTe [29] 、Bi 2 Te 3 [33] 、 AgInTe 2 [34] 和 In 2 Te 3 [34] 等化合物进行合金化，对 GeTe 进行结构改性 [21,35] [36][37] [36,38] 。此外，还可以通过微调 TAGS 的组成(尤其是 Ag 与 Sb 的比值 [37] )和掺杂 Ce、Yb [39] 和 Dy [40] 使 TAGS 的 ZT 增加。 另一种研究较多的固溶体是 PbTe 与 GeTe 合金化 形成的 Ge x Pb 1 -x Te，简称，GPT [41] 。在 GPT 中通过 Pb 的供体作用， 降低载流子浓度， ZT 值可高达到 2～ 2.2 [21,42] ，塞贝克系数可增加到～57 W/K [28] 。同时在 GPT 合金中可以通过加入 Bi 2 Te 3 [43] 来增强 Pb 在合金 中的溶解度以获得较高热电性能。GPT 虽然在机械稳 定性和热电性能方面具有很高的潜力，但 Pb 的使用 限制了 GPT 的大规模应用 [21,31] 。 此外，GeTe 与 Bi 2 Te 3 [26,43] (简称，GBT) 、Sb 2 Te 3 [35] (简称，GST) 、AgSbSe 2 [44] (简称，TAGSSe-x，x 为 GeTe 在 TAGSSe 中的摩尔分数)和 In 2 Te 3 [35] 的合金化也显著 提升了 GeTe 合金的 ZT 值。为便于比较，表 1…”

"Graphene-Like" Exfoliation of Atomically-Thin Films of Bi2Te3 and Related Materials: Applications in Thermoelectrics and Topological Insulators

“…But it is rather common for Bi 2 Te 3 films and was observed for materials produced by a range of different techniques [15][16][17][18][19]. It is explained by the specifics of the electron scattering on acoustic phonons and defects in Bi 2 Te 3 [20] although few exceptions from this dependence were also reported [21]. In our case, the dependence is not monotonic with the bending point ~400 K. In the thin films with the thickness of just few atomic layers the electron transport may strongly depend on the coupling to the substrate and remote impurity scattering.…”