Особенности легирования медью кристаллов PbSb2Te4
DOI:
https://doi.org/10.33910/2687-153X-2026-7-1-31-35Ключевые слова:
полупроводники, PbSb2Te4, термоэлектричество, метод Чохральского, концентрация носителей, механизм легирования, модель гетерогенной нуклеации по Брамфитту, рентгеноструктурный анализ, спектры комбинационного рассеяния, семислойные пакетыАннотация
В статье представлены результаты исследований методом рентгеновской дифракции и спектроскопии комбинационного рассеяния кристаллов PbSb2Te4, легированных медью, выращенных по методу Чохральского. Обсуждаются такие электрофизические свойства кристаллов, как концентрация собственных носителей заряда и термоэлектрическая добротность ZT. Обоснована необходимость введения донорной примеси для оптимизации свойств кристаллов как потенциального материала для термоэлектрического преобразования энергии. Отмечены особенности механизма легирования. Модель гетерогенной нуклеации Брамфитта применена для расчета отклонения параметров кристаллических решеток фаз, которые образуются в кристаллах в процессе роста. Предсказаны возможные фазы, содержащие медь. Экспериментально подтверждено наличие химически связанных атомов меди, образующих новые фазы, и их преимущественное расположение в ван-дер-ваальсовом зазоре между семи- и пятислойными пакетами.
Библиографические ссылки
Bramfitt, B. L. (1970) The effect of carbide and nitride additions on the heterogeneous nucleation behavior of liquid iron. Metalurgical Transactions, 1, 1987–1995. https://doi.org/10.1007/BF02642799 (In English)
Goltsman, B. M., Kudinov, B. A., Smirnov, I. A. (1972) Semiconductor Thermoelectric Materials Based on Bi2Te3. Moscow: Nauka Publ., 320 p. (In English)
Guo, S., Xu, L., Zhang, J. et al. (2016) Enhanced Crystallization Behaviors of Silicon-Doped Sb2Te Films: Optical Evidences. Scientific Reports, 6 (1), article 33639. https://doi.org/10.1038/srep33639 (In English)
Ioffe, A. F. (1956) Semiconductor Thermocells. Moscow, Leningrad: USSR Academy of Sciences Publ., 104 p. (In Russian)
Jayan, K. D., Rakesh, P. (2022) First principles roadmap to topological insulators for quantum computing applications. In: Recent Trends in Chemical and Material Sciences, 8, pp. 136–148. https://doi.org/10.9734/bpi/rtcams-v8/2319B (In English)
Lal, S., Razeeb, K. M., Gautam, D. (2020) Enhanced Thermoelectric Properties of Electrodeposited Cu-Doped Te Films. ACS Applied Energy Materials, 3 (4), 3262–3268. https://doi.org/10.1021/acsaem.9b02153 (In English)
Menshchikova, T. V., Eremeev, S. V., Chulkov, E. V. (2013) Electronic structure of SnSb2Te4 and PbSb2Te4 topological insulators. Applied Surface Science, 267, 1–3. https://doi.org/10.1016/J.APSUSC.2012.04.048 (In English)
Nemov, S. A., Andreeva, V. D., Aliabev, A. Yu. (2025) Composition, structure and properties of PbSb2Te4 crystals grown by the Czochralski method. Physics of Complex Systems, 6 (3), 144–149. https://doi.org/10.33910/2687-153X-2025-6-3-144-149 (In English)
Nemov, S. A., Andreeva, V. D., Povolotskiy, A. V. et al. (2024) Study of the structure of composite materials based on PbSb2Te4 obtained by the Czochralski method. Glass Physics and Chemistry, 50 (5), 553–560. (In English)
Nemov, S. A., Blagih, N. M., Dema, N. S. et al. (2012) Effect of copper doping on kinetic coefficients and their anisotropy in PbSb2Te4. Semiconductors, 46 (4), 447–451. (In English)
Park, B. J., Seo, H. S., Ahn, J. T. et al. (2011) An investigation on photoluminescence and AC powder electroluminescence of ZnS:Cu,Cl,Mn,Te phosphor. Journal of Materials Research, 26, 2394–2399. https://doi.org/10.1557/jmr.2011.260 (In English)
Shelimova, L. E., Karpinski, O. G., Konstantinov, P. P. et al. (2006) Layered chalcogenides in quasi-binary AIVBVI — AV2BVI3 systems (AIV — Ge,Sn,Pb; BVI — Te, Se; AV — Bi,Sb) are promising thermoelectric materials for thermogenerators. Perspective materials, 4, 5–17. (In Russian)
Shelimova, L. E., Karpinski, O. G., Konstantinov, P. P. et al. (2008) Anisotropic thermoelectric materials for thermogenerators based on layers of tetrademite-like chalcogenides. Perspective materials, 2, 28–38. (In Russian)
Shelimova, L. E., Karpinskii, O. G., Svechnikova, T. E. et al. (2004) Synthesis and structure of layered compounds in the PbTe-Bi2Te3 and PbTe-Sb2Te3 systems. Inorganic Materials, 40 (5), 1264–1270. https://doi.org/10.1007/s10789-005-0069-1 (In English)
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2026 Сергей Александрович Немов, Алексей Валерьевич Поволоцкий, Валентина Дмитриевна Андреева, Алексей Юрьевич Алябьев
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Авторы предоставляют материалы на условиях публичной оферты и лицензии CC BY 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате в любых целях, делать ремиксы, видоизменять, и создавать новое, опираясь на этот материал в любых целях, включая коммерческие.
Данная лицензия сохраняет за автором права на статью, но разрешает другим свободно распространять, использовать и адаптировать работу при обязательном условии указания авторства. Пользователи должны предоставить корректную ссылку на оригинальную публикацию в нашем журнале, указать имена авторов и отметить факт внесения изменений (если таковые были).
Авторские права сохраняются за авторами. Лицензия CC BY 4.0 не передает права третьим лицам, а лишь предоставляет пользователям заранее данное разрешение на использование при соблюдении условия атрибуции. Любое использование будет происходить на условиях этой лицензии. Право на номер журнала как составное произведение принадлежит издателю.
